PCIE_DMA实例二:xapp1052的EDK仿真
一:前言
这篇博客是我应一位网友之约写的,他想要学习基于FPGA的PCIe DMA控制器设计,但是手上没有合适的Xilinx开发板,而且xapp1052又没有提供仿真代码,让他的学习陷入了困境。所以我想了想,还是用EDK搭建一个微小系统,然后用modelsim来仿真xapp1052的DMA收发控制,这样应该是最全面的理解PCIe_DMA了,希望对大家都有帮助。
二:前期准备
1、Xapp1052 Demo(http://download.csdn.net/download/yuzeren48/7723795)
2、ISE14.1套件
3、基本会使用EDK(主要是Xilinx Platform Studio,XPS 和 Software Development Kit,SDK)
三:操作步骤
1、编译库文件,将D:\Xilinx\14.1\ISE_DS\ISE\verilog\mti_se\10.1b\nt\modelsim.ini中选中部分复制粘贴到D:\modeltech_10.1b\modelsim.ini中
2、打开XPS,新建一个最小系统,使用microblaze和PLB总线,总线上挂载的硬件IP如图2所示,硬件的总线地址如图3所示。
图2 硬件IP
图3 硬件IP总线地址
3、完成硬件系统搭建后,导出到SDK
4、打开SDK后,先新建一个BSP包,步骤请参考《Xilinx FPGA开发实用教程》
然后新建一个空的Xilinx C Project,命名为example。
在E:\xapp1052\dma_performance_demo\win32_sw\win32_driver\source下找到ioctrl.h,复制粘贴到E:\pcie_edk\EDK\workspace\example\src
在src中添加C文件,命名为RC_example.c。再将
D:\Xilinx\14.1\ISE_DS\EDK\sw\XilinxProcessorIPLib\drivers\pcie_v4_01_a\examples\xpcie_rc_enumerate_example.c中的代码复制到RC_example.c中
对RC_example.c做如下修改:
//#define PCIE_CFG_BAR_0_ADDR 0x11110000
#define PCIE_EP_CFG_BAR_0_ADDR 0x0000FFFF // Remote EP BAR0
#define PCIE_RC_CFG_BAR_0_ADDR 0x0000EEEE // RC BAR0
添加:
//-------------------BMD Mrd Test
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + DCR_OFFSET) = Xil_EndianSwap32(0x00000001); //1. DMA assert reset
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + DCR_OFFSET) = Xil_EndianSwap32(0x00000000); //
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + READ_ADDR_OFFSET) = PCIE_RC_CFG_BAR_0_ADDR; //2. Read DMA TLP Address Register
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + READ_SIZE_OFFSET) = Xil_EndianSwap32(0x0000050/); //3. Read DMA TLP Size Register
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + READ_COUNT_OFFSET) = Xil_EndianSwap32(0x00000100); //4. Read DMA TLP Count Register
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + READ_PATTERN_OFFSET) = Xil_EndianSwap32(0xA3A2A1A0); //5. Read DMA Data Pattern Register
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + DCSR_OFFSET) = Xil_EndianSwap32(0x00010000); //7. MWr start
或者
//-------------------BMD Mrd Test
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + DCR_OFFSET) = Xil_EndianSwap32(0x00000001); //1. DMA assert reset
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + DCR_OFFSET) = Xil_EndianSwap32(0x00000000); //
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + READ_ADDR_OFFSET) = PCIE_RC_CFG_BAR_0_ADDR; //2. Read DMA TLP Address Register
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + READ_SIZE_OFFSET) = Xil_EndianSwap32(0x0000050/); //3. Read DMA TLP Size Register
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + READ_COUNT_OFFSET) = Xil_EndianSwap32(0x00000100); //4. Read DMA TLP Count Register
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + READ_PATTERN_OFFSET) = Xil_EndianSwap32(0xA3A2A1A0); //5. Read DMA Data Pattern Register
*(unsigned int*)(XPAR_PLBV46_PCIE_0_IPIFBAR_0 + DCSR_OFFSET) = Xil_EndianSwap32(0x00010000); //7. MWr start
在初始化RC端配置寄存器时,添加代码:
//---------------------------------------------------- Configure RC
//Write Address to PCIe BAR0
HeaderData = PCIE_RC_CFG_BAR_0_ADDR;
XPcie_WriteLocalConfigSpace(XlnxRootComplexPtr, PCIE_CFG_BAR_0_REG, HeaderData);
将RC端pcie_bar0设为0x0000EEEE (有大小端,故实际地址为0xEEEE0000)。
在枚举使需要初始化远端EP,修改代码,使能master enable bit:
ConfigData |= (PCIE_CFG_CMD_BUSM_EN | PCIE_CFG_CMD_MEM_EN | 0x80000000 //master enable bit );
修改EP端pcie_bar0为0x0000FFFF(有大小端,故实际地址为0xFFFF0000):
/* Write Address to PCIe BAR0 */
ConfigData = (PCIE_EP_CFG_BAR_0_ADDR | PCIeBusNum | PCIeDevNum | PCIeFunNum);
最后,去掉所有printf函数,打印太慢了,影响仿真。
编译后生成elf文件,打开XPS,设置sim executable:
在Edit中设置preference
然后点击Generate HDL Files,再Launch Simulator
在打开的modelsim脚本栏中输入c;
完成RC编译,再输入s; 开始对RC端仿真。
5、若要仿真整个PCIE DMA,则需要修改..\EDK\simulation\behavioral文件夹下的system_tb.v,在system_tb.v中加入EP端用户逻辑,修改如下:
// START USER CODE (Do not remove this line) // User: Put your stimulus here. Code in this
// section will not be overwritten.
initial
begin
pcie_sysclk_p = 'b1;
forever #(fpga_0_clk_1_sys_clk_p_pin_PERIOD)
pcie_sysclk_p = ~pcie_sysclk_p; //100MHz
end initial
begin
pcie_sysclk_n = 'b0;
forever #(fpga_0_clk_1_sys_clk_p_pin_PERIOD)
pcie_sysclk_n = ~pcie_sysclk_n; //100MHz
end reg EP_pcie_sysclk_p;
reg EP_pcie_sysclk_n; initial
begin
EP_pcie_sysclk_p = 'b1;
forever #()
EP_pcie_sysclk_p = ~EP_pcie_sysclk_p; //125 MHz
end initial
begin
EP_pcie_sysclk_n = 'b0;
forever #()
EP_pcie_sysclk_n = ~EP_pcie_sysclk_n; //125 MHz
end wire ep_pci_exp_txp;
wire ep_pci_exp_txn; always@* begin
plbv46_pcie_0_RXP_pin = ep_pci_exp_txp;
plbv46_pcie_0_RXN_pin = ep_pci_exp_txn;
end xilinx_pcie_2_0_ep_v6 # ( .PL_FAST_TRAIN("TRUE") )
EP ( // SYS Inteface
.sys_clk_p(EP_pcie_sysclk_p),
.sys_clk_n(EP_pcie_sysclk_n),
.sys_reset(fpga_0_rst_1_sys_rst_pin), `ifdef ENABLE_LEDS
// Misc signals
.led_0(led_0),
.led_1(led_1),
.led_2(led_2),
`endif // PCI-Express Interface
.pci_exp_txn(ep_pci_exp_txn),
.pci_exp_txp(ep_pci_exp_txp),
.pci_exp_rxn(plbv46_pcie_0_TXN_pin),
.pci_exp_rxp(plbv46_pcie_0_TXP_pin) );
// END USER CODE (Do not remove this line)
为了仿真方便,修改system_tb.v后,在E:\pcie_edk\EDK\simulation下新建bmd_sim文件夹,将behavioral文件夹下的system_tb.v拷贝到bmd_sim文件夹中,编写simulate_mti.do文件,将需要编译的ep端文件(主要包括pcie硬核和xapp1052DMA)写成.f文件。
vlog -work work +incdir+E:/pcie_edk/Coregen/EP_1_7/v6_pcie_v1_7/example_design \
+define+SIMULATION \
+define+PCIE2_0 \
$env(XILINX)/verilog/src/glbl.v \
-f ../bmd_sim/ep_v6.f
vlog -work work ../bmd_sim/system_tb.v
6、打开modelsim,输入以下脚本
cd E:/pcie_edk/EDK/simulation/behavioral
do system_setup.do
c;
do ../bmd_sim/simulate_mti.do
s;
do ../bmd_sim/wave.do
run all
四:仿真结果
这里只贴出DMA写操作的仿真结果
Ep端DMA发送
RC端接收
写入BRAM
五:总结
从搭建系统到最后仿真,工作量还是比较大的。一篇博客很难把每一步都讲得仔仔细细,小编把里面最重要的几个点都给出来了,希望能够帮到有需要的朋友。
对于初学者,可能看了这篇博客觉得不够详细,没法真正理解PCIe DMA的使用,所以小编在最后留下一个支付宝账号【账户:bubble_fish@yeah.net 姓名:俞则人】,10元/份出售以上全部EDK工程文件以及modelsim仿真文件,这样做的目的一是为了激发您学习的动力(花钱买来的东西终究比免费得来的更加珍惜),二是为了赞助我的泡泡鱼团队基金,尊重每一位码农的劳动成果!
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