DSP与FPGA通信调试笔记之一——通过GPMC接口用EDMA传送
近期项目需要实现DSP与FPGA之间的高速数据交换,用到了DM8168的GPMC接口。这部分的中文资料网上还是比较少的,于是苦苦研究芯片的数据手册和参考指南,最近终于有所成果,在Linux下调用GPMC驱动函数调通了GPMC接口,因此发出调试过程与大家分享。目前以DSP端可以通过GPMC用EDMA的方式读取FPGA端的数据,读取8KB字节大概用了235us,即34MB/s的速度,实际上通过配置GPMC接口的时间参数,速度还可以更快。
GPMC的全称是 General-Purpose Memory Controller,即通用存储控制器,是TI的DSP芯片DM8168用来与外部存储设备例如NOR FLASH、NAND FLASH、SRAM等等通信的一个接口。这个接口并不是DM8168特有的,在BeagleBone Black、AM35XX芯片上也有类似接口。
1、硬件连接方式:在DM8168中GPMC接口时钟在异步模式下为125MHz,这里就把GPMC接口配置为异步模式并设置NOR FLASH、非地址数据线复用的模式与FPGA通信,但只用16位数据线,不用地址线,即采用类似于FIFO的方式与FPGA通信。目前实际只使用到了如下I/O口:
GPMC_CS3:用CS3做片选信号
GPMC_OEN:输出使能时钟
D[15:0]:16位数据总线
FIFO_RRST:用于通知FPGA读指针复位
2、接口协议:采用异步方式读取,即不使用GPMC_CLK,FPGA端在GPMC_OEN的下降沿把数据送出去。
3、Linux下DSP端代码分析
linux中gpmc驱动源代码在 /arch/arm/mach-omap2/gpmc.c
配置方面主要包括与GPMC相关的7个特殊寄存器,其实linux函数中已经把相关配置封装成了函数,我们只需要调用相关函数就可以。
EDMA的配置也是如此,需要注意的是,EDMA中配置的地址都为物理地址,即DMA传送到源端为外设的地址即GPMC的物理地址,目的地端为你申请的内存空间物理地址。由于DSP是使用FIFO模式读取FPGA端数据的,所以EDMA还需配置源地址为不自增模式。代码如下,内容不多,所以不做详细注释。
FPGA端的代码只要是实现在每个OEN信号下降沿来的时候,把16bit的数据送到GPMC_DATA端口,并自加一次。
GPMC配置代码如下
static struct gpmc_timings fpga_timings = { /*- GPMC timing configurations -*/ .sync_clk = 0, // CONFIG2 chip-select time .cs_on = 0, /* Assertion time */ .cs_rd_off = 50, /* Read deassertion time */ .cs_wr_off = 50, /* Write deassertion time */ // CONFIG3 .adv_on = 0, .adv_rd_off = 0, .adv_wr_off = 0, // CONFIG4 .we_on = 20, /* WE assertion time */ .we_off = 20, /* WE deassertion time */ // CONFIG4 .oe_on = 20, /* OE assertion time */ .oe_off = 20, /* OE deassertion time */ // CONFIG5 .page_burst_access = 0, .access = 30, /* Start-cycle to first data valid delay */ .rd_cycle = 50, /* Total read cycle time */ .wr_cycle = 50, /* Total write cycle time */ // CONFIG6 .wr_access = 0, .wr_data_mux_bus = 0, }; static int gpmc_config(void) { // first reg gpmc_init() already called; io pinmux already configed // ti8168evm board_nand_init -> gpmc_nand_init u32 val = 0; int err = 0; /*- EXPORT_SYMBOL(gpmc_cs_write_reg); EXPORT_SYMBOL(gpmc_cs_read_reg); EXPORT_SYMBOL(gpmc_cs_set_timings); -*/ // gpmc cs disable memory val = gpmc_cs_read_reg(GPMC_FPGA_CS, GPMC_CS_CONFIG7); val &= ~GPMC_CONFIG7_CSVALID; gpmc_cs_write_reg(GPMC_FPGA_CS, GPMC_CS_CONFIG7, val); // disable cs3 irq gpmc_cs_configure(GPMC_FPGA_CS, GPMC_SET_IRQ_STATUS, 0); gpmc_cs_configure(GPMC_FPGA_CS, GPMC_ENABLE_IRQ, 0); // set config1 gpmc_cs_write_reg(GPMC_FPGA_CS, GPMC_CS_CONFIG1, GPMC_CONFIG1_READTYPE_ASYNC| // set read type async GPMC_CONFIG1_WRITETYPE_ASYNC| // set write type async GPMC_CONFIG1_DEVICESIZE_16| // set device size 16bit GPMC_CONFIG1_DEVICETYPE_NOR // set device type nor ); val = gpmc_cs_read_reg(GPMC_FPGA_CS, GPMC_CS_CONFIG1); val &= ~GPMC_CONFIG1_MUXADDDATA; gpmc_cs_write_reg(GPMC_FPGA_CS, GPMC_CS_CONFIG1, val); // set gpmc timings err = gpmc_cs_set_timings(GPMC_FPGA_CS, &fpga_timings); if(err < 0){ printk(KERN_ERR "Unable to set gpmc timings\n"); } // apply gpmc select memory err = gpmc_cs_request(GPMC_FPGA_CS, GPMC_FIFO_SIZE, &gpmc_membase); if(err < 0){ printk(KERN_ERR "Cannot request GPMC CS\n"); return err; } // request_mem_region(gpmc_membase, GPMC_FIFO_SIZE, DRIVERNAME); // fpga_membase = ioremap(gpmc_membase, GPMC_FIFO_SIZE); return err; }
下面是总的代码,折叠了。
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
4、实验结果
(1)代码编译后通过insmod加载驱动,抓取CS3和OEN的波形如下,刚开始设计时没有用到EDMA传送,只是在linux循环读取,可以看见每个周期里片选信号CS3都会维持很长一段高电平的时间,GPMC一次的读取周期大概为250ns。
通道1为片选信号CS3,通道2为输出使能信号OEN
这样的速率大概只有 16bit / 250ns = 8MBytes/s
(2)使用EDMA传送,这下读周期就小了很多了,只有57.6ns,和GPMC参数里设置的几乎一致。
(3)传送8KBytes即4096次,大概用了235us,速率为 8KBytes / 235us = 34MB/s
(4)fpga端使用signaltap抓取波形如下,可以看见GPMC_DATA为从1开始的自加顺序序列
(5)linux端读取数据并做校验,还打印出了GPMC的7个寄存器的内容。校验通过,说明数据一致性正确!至此DSP与FPGA通过GPMC接口用EDMA实现数据高速传输,验证可行!
总结,FPGA端代码比较简单就不上传了,如有需要欢迎私下交流。
DM8168这款DSP芯片,本人刚接手开发也就两个月,文中若有不对之处欢迎指出。
参考资料:
http://blog.csdn.net/hailin0716/article/details/26553389
http://blog.chinaunix.net/uid-28818752-id-3655729.html
http://blog.chinaunix.net/uid-28818752-id-3749701.html
http://blog.chinaunix.net/uid-28818752-id-3750016.html