手把手教你学会 Xilinx PCIE/XDMA 读写DDR系列（二） ——XDMA详细配置步骤_xdma 没有启动读数据

因最近想通过PCIE把数据从FPGA传到PC，借此机会和大家一起学习XDMA读写DDR

制作不易，记得三连哦，给我动力，持续更新！！！

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上一期讲到如何配置DDR的IP，相信很多小伙伴已经成功的把DDR配置成功，那么下一步就要对PCIE的IP进行配置

PCIE的IP在vivado中一般是通过XDMA实现的，XDMA有太多优点了！

Xllinx提供DMASubsystem for PCIExpressIP是一个高性能，可配置的适用于PCle2.0、PCle3.0的SG模式的DMA，提供用户可选择的AX 4接口或者AX-Stream接。XDMA是SGDMA，并主BIOCK DMA，SG模式下，主机会把要传输的数据组成群表的形式，然后将销表首地址通过BAR传送给XDMA，XDMA会根据链表结构首地址依次完成链表所指定的传输任务.

Xilinx XDMA支持的系列包括7系列，UltraScale系列，UltraScale+系列各种系列，界面配置基本相同。这里以KU040的一个板子做例程，其他系列可以参考。Vivado使用2018.3，Vivado的版本，做XDMA，建议尽量使用新一些的版本。详细的说明，参考Xilinx的文档PG195，下面主要摘取影响使用的关键部分。

先稍微讲一点点理论知识，便于大家理解XDMA：

XMDA传输流程图：

H2C 通道：

H2C 通道数量在 Vivado® 集成设计环境 (IDE) 内进行配置。H2C 通道负责处理从主机到卡的 DMA 传输。它负责根据最大读取请求大小和可用内部资源来拆分读取请求。DMA 通道可保留未完成的请求，其最大数量取决于 RNUM_RIDS（即未完成的 H2C 通道请求 ID 参数）。每次拆分（如有）读取请求都会额外耗用一项读取请求。从 DMA 通道向 PCIe RQ 块发出读取后开始，请求即处于未完成状态，直至该通道接收到在用户接口上已按顺序完成写入的确认为止。完成传输后，DMA 通道会发出写回或中断以告知主机传输完成。

H2C 通道还会在其读取接口和写入接口上拆分传输事务。在连接到主机的读取接口上，将根据可用数据 FIFO 空间拆分传输事务以满足配置的最大读取请求大小要求。数据 FIFO 空间在读取请求时进行分配，以确保有足够空间可供完成读取。PCIe RC 块会将完成数据返回到已分配的数据缓冲器位置。为最大程度减小时延，接收到任何完成数据时，H2C 通道都会开始向用户接口发出写入请求。它还会按最大有效载荷大小对写入请求进行分割。在 AXI4-Stream 用户接口上，此拆分操作为透明操作。

启用多个通道时，AXI4 主接口上的传输事务将在所有选中的通道内进行交织。在此情况下会使用简单的循环协议来维护所有通道。传输事务的粒度取决于主机最大有效载荷大小 (MPS)、页面大小和其它主机设置。

C2H 通道：

C2H 通道负责处理从卡到主机的 DMA 传输。C2H 通道的例化数量在 Vivado® IDE 中进行控制。同样，未完成的传输数量通过 WNUM_RIDS（即 C2H 通道请求 ID 数量）来配置。在 AXI4-Stream 配置中，先设置 DMA 传输详细信息，然后才会在 AXI4-Stream 接口上接收到数据。这通常是通过接收 DMA 描述符来完成的。在准备好请求 ID 并启用通道后，该通道的 AXI4-Stream 接口即可接收数据并向主机执行 DMA。在 AXI4 MM 接口配置中，向 AXI4 MM 接口发出读取请求时就会分配请求 ID。与 H2C 通道类似，给定请求 ID 保持处于未完成状态，直至完成写入请求为止。对于 C2H 通道，当按 PCIe IP 指示发出写入请求后，写入请求即告完成。

启用多个通道时，AXI4 主接口上的传输事务将在所有选中的通道内进行交织。在此情况下会使用简单的循环协议来维护所有通道。传输事务的粒度取决于主机最大有效载荷大小 (MPS)、页面大小和其它主机设置。

AXI4-Lite 主接口

此模块用于实现 AXI4-Lite 主接口总线协议。主机可使用此接口来向用户逻辑生成 32 位读取请求和 32 位写入请求。这些读取或写入请求是通过 PCIe 到 AXI4-Lite 主接口 BAR 来接收的。读取完成数据将通过目标桥接器的 PCIe IP CC 总线返回至主机。

AXI4-Lite 从接口

此模块用于实现 AXI4-Lite 从接口总线协议。用户逻辑只能负责主控该接口上针对 DMA 内部寄存器的 32 位读取或写入操作。您无法通过此接口访问 PCIe 集成块寄存器。此接口不会生成发射到主机的请求。

主机到DMA旁路主接口：

到达 PCIe 到 DMA 旁路 BAR 的主机请求都将被发送到此模块。旁路主端口属于 AXI4 MM 接口，支持读写访问。

IRQ 模块：

IRQ 模块会接收到来自用户逻辑的中断连线，其数量可配置，每个 DMA 通道 1 条中断连线。此模块负责基于 PCIe 生成中断。可在 IP 配置期间指定对 MSI-X、MSI 和遗留中断的支持

主机可在 IP 配置期间从指定的受支持中断列表中启用 1 个或多个中断类型。IP 在任意给定时间仅生成 1 种类型的中断，即使启用多个中断类型也是如此。MSI-X 中断优先于 MSI 中断，MSI 中断优先于遗留中断。当存在任一已断言有效或暂挂的中断时，主机软件不得切换（启用或禁用）中断类型

XDMA接口介绍：

枯燥的理论讲完啦，废话不多说，还是直接来干货，我只能保证大家按照我的步骤每个人都可以学会XDMA读写DDR，加油吧！！！ 

XDMA IP 的配置：

1、添加XMDA IP 到项目中

2、双击XDMA IP 进行配置

Basic：

        （1）“Functional Mode”（功能模式）：即DMA模式。

        （2）“Mode”（模式）：basic即可，basic与advanced的区别在于advanced模式开放更多

                的可选选项与功能，basic的话为默认。

        （3）“Device /Port Type”（器件/端口类型）：选择设备与端口类型，为端点设备。保持默认

        （4）“PCIe Block Location”（PCIe 块位置）：从可用的集成块中选择，以启用生成特定位置

                的约束文件和输出，产品能够pg054datasheet截取的位置说明P249，根据硬件选择，一

                般保持默认。

        （5）“Lane Width”（通道宽度）：通道宽度，根据硬件接口进行选择，取决于你的硬件支持

                的模式，如果不知道就选择X1，数字越大，传输速度越快。

        （6）“Maximum Link Speed”（最大链路速度）：子系统需要选择 PCIe Gen 速度。

        （7）“Reference Clock Frequency”（参考时钟频率）：默认值为 100 MHz，但也支持

                125 MHz 和 250 MHz。

        （8）“AXI Address Width”（AXI 地址宽度）：当前，仅支持 64 位宽度。

        （9）“AXI Data Width”（AXI 数据宽度）：选择 64、128、256 位或 512 位，该子系统允许

                您选择“Interface Width”（接口宽度）这个也可以不用选择，选择完通道和速度自动会自

                动改变。

        （10）“AXI Clock Frequency”（AXI 时钟频率）：根据通道宽度/速度，可选择 62.5 MHz、

                125 MHz 或 250 MHz。

        （11）“DMA Interface Option”（DMA 接口选项）：选择 AXI4 存储器映射或 AXI4-Stream。

        （12）“AXI4-Lite Slave Interface”（AXI4-Lite 从接口）：此项即可启用 AXI4-Lite 从接口。

PCIe ID

        此界面一般保持默认，不需要做配置

PCIe BARs

        基址寄存器概述

        在端点配置中，核支持最多 6 个 32 位 BAR 或 3 个 64 位 BAR 以及扩展只读存储器 (ROM) BAR。BAR 分 2 种大小：

32 位 BAR：地址空间最小可达 128 字节或者最大可达 2 GB。用于 DMA、AXI4-Lite 主接口或 AXI Bridge 主接口。

64 位 BAR：地址空间最小可达 128 字节或者最大可达 8 艾字节 (EB)。用于 DMA、AXI4-Lite 主接口或 AXI Bridge 主接口。

所有 BAR 寄存器都共享这些选项。

        （1）Pcie to AXI Lite Master：BAR1 中的默认选项，前提是启用该选项，如果需要PC和

                FPGA进行传输信息或者指令，这个选项需要打开，寄存器大小需要自己分配。

        （2）Pcie to DMA Bypass：BAR2 中的默认选项，前提是启用该选项。

        （3）“Size”（大小）：可用“Size”范围取决于选择的是 32 位 BAR 还是 64 位 BAR。DMA 需

                要 256 KB 的空间，这是固定的默认选项。其它 BAR 大小选项也可用，但必须指定。

        （4）“Scale”（标度）：请选择字节、千字节或兆字节。

        （5）“Value”（值）：表示基于当前选择分配给 BAR 的值。

为实现最佳结果，请禁用未使用的基址，以节省系统资源。通过在“Customize IP”（自定义 IP）对话框中取消选中未使用的 BAR 即可禁用基址寄存器。

PCIe Misc

        （1）“Number of User Interrupt Request”（用户中断请求数）：可选用户中断请求最大数量

                为 16。

        （2）“Legacy Interrupt Settings”（遗留中断设置）：选择任一遗留中断：INTA、INTB、

                INTC 或 INTD，保持默认。

        （3）“MSI Capabilities”（MSI 功能）：默认启用“MSI Capabilities”，并启用 1 个矢量。可选

                矢量最大数量为 32。一般情况下，Linux 针对 MSI 仅使用 1 个矢量。该选项可禁用。

        （4）“Extended Tag Field”（扩展标签字段）：默认情况下使用 6 位完成标签。对于 

                UltraScale™ 和 Virtex®-7 器件，“Extended Tag”（扩展标签）选项可提供 64 个标签。

        （5）“Configuration Management Interface”（配置管理接口）：选中该选项时，即可将

                 PCIe 配置管理接口置于顶层。

        （6）“Link Status Register”（链路状态寄存器）：默认情况下，选中Enable Slot Clock

                 Configuration（启用时隙时钟配置）。这意味着在链路状态寄存器中启用时隙配置位。

PCIe DMA

      （1）“Number of DMA Read Channels”（DMA 读取通道数）：可用选项范围为 1 到 4。

      （2）“Number of DMA Write Channels”（DMA 写入通道数）：可用选项范围为 1 到 4。

      （3）“Number of Request IDs for Read channel”（读取通道的请求 ID 数）：选择每个通道未

                完成的请求的最大数量。可用选项范围为 2 到 64。

      （4）“Number of Request IDs for Write channel”（写入通道的请求 ID 数）：选择每个通道未

                完成的请求的最大数量。可用选项范围为 2 到 32。

      （5）“Descriptor Bypass for Read (H2C)”（对应读取的描述符旁路 (H2C)）：可用于所有选

                定的读取通道。每个二进制数字均对应于 1 条通道。LSB 对应于通道 0。位元位置的值

                为 1 表示对应的通道已启用描述符旁路。

      （6）“Descriptor Bypass for Write (C2H)”（对应写入的描述符旁路 (C2H)）：可用于所有选

                定的写入通道。每个二进制数字均对应于 1 条通道。LSB 对应于通道 0。位元位置的值

                为 1 表示对应的通道已启用描述符旁路。

      （7）“AXI ID Width”（AXI ID 宽度）：默认位宽为 4 位。您也可以选择 2 位。

      （8）“DMA Status port”（DMA 状态端口）：DMA 状态端口可用于所有通道。

配置XMDA端口：

单击 Run Block Automatic：     

选择XMDA配置信息：

点击OK：即可配置完成

这样XDMA IP 配置基本已经完成

完整工程文件下载：XDMA读写DDR工程   提取码：4sxh

下一节讲解连接这XDMA、MIG两个IP，并进行下板验证

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