【原】pcie基本结构、概念和原理介绍

charlie_linux 2022-11-22 发布于广东

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一、驱动代码介绍：

zacha@Superman:~/nfs/xdma-debug/dma_ip_drivers-master/XDMA/linux-kernel$ tree -C
.
├── COPYING
├── include
│   └── libxdma_api.h
├── LICENSE
├── readme.txt
├── RELEASE
├── tests
│   ├── data
│   │   ├── datafile0_4K.bin
│   │   ├── datafile1_4K.bin
│   │   ├── datafile2_4K.bin
│   │   ├── datafile_256K.bin
│   │   ├── datafile_32M.bin
│   │   ├── datafile3_4K.bin
│   │   └── datafile_8K.bin
│   ├── dma_memory_mapped_test.sh
│   ├── dma_streaming_test.sh
│   ├── load_driver.sh
│   ├── perform_hwcount.sh
│   └── run_test.sh
├── tools
│   ├── \001
│   ├── dma_from_device.c
│   ├── dma_to_device.c
│   ├── dma_utils.c
│   ├── Makefile
│   ├── performance.c
│   ├── perform_hwcount.sh
│   └── reg_rw.c
└── xdma
    ├── cdev_bypass.c
    ├── cdev_ctrl.c
    ├── cdev_ctrl.h
    ├── cdev_events.c
    ├── cdev_sgdma.c
    ├── cdev_sgdma.h
    ├── cdev_xvc.c
    ├── cdev_xvc.h
    ├── libxdma.c
    ├── libxdma.h
    ├── Makefile
    ├── version.h
    ├── xdma_cdev.c
    ├── xdma_cdev.h
    ├── xdma_mod.c
    ├── xdma_mod.h
    ├── xdma_thread.c
    └── xdma_thread.h

5 directories, 43 files
zacha@Superman:~/nfs/xdma-debug/dma_ip_drivers-master/XDMA/linux-kernel$

二、查看驱动源码里面的介绍：

<project_root>/
|__ build/                - Generated directory containing build output binaries.
|__ exe/                  - Contains sample client application source code.
|  |__ user_events/       - Sample code demonstrating access to user event interrupts. 
|  |__ xdma_info/         - Utility application which prints out the XDMA core ip 
|  |                        configuration.
|  |__ xdma_rw/           - Utility for reading/writing to/from xdma device nodes such 
|  |                        as control, user, bypass, h2c_0, c2h_0 etc. 
|  |__ xdma_test/         - Basic test application which performs H2C/C2H transfers on 
|                           all present channels. 
|__ inc/                  - Contains public API header file for XDMA driver.
|__ sys/                  - Contains the XDMA driver source code.
|__ README.md             - This file.
|__ XDMA.sln              - Visual Studio Solution.

三、主要节点

比如使用user来读取我工程的用户寄存器。即AXI_LITE控制的bram上的数据。

例如：

xdma_rw.exe user（操作模式） read（读or写） 0x00（操作地址） -l（读出的形式文件或者字节）4（读出的字节数）

四、XDMA IP介绍：

DMA Interface，在XDMA IP核中，DMA接口设置部分有两个选项，一个就是 AXI Memory Mapped，而另外一个就是AXI Stream。

提到上述两个选项，看到的时候也是很莫名，这两个选项究竟有何区别，让我们通过AXI总线协议来说明他们的相同与不同。

AXI4.0总线协议，主要是AXI4.0（AXI4.0-full），AXI4.0-lite，AXI4.0-stream三种协议。
AXI4.0-lite是AXI4.0-full的简化版。用于简单、低吞吐量的内存映射通信。
由于没有突发传输相关的信号线，所以不能进行突发传输，因此每次传输只能传输一个数据(数据的宽度取决于带宽)。比如对于32位宽度的总线，那么一次就能传输4个字节。
AXI4.0-full用于高性能内存映射需求。
包含突发控制信号，所以可以进行突发传输，在指定一次地址后，可以一次传输多达256个数据(数据的宽度取决于带宽)。
AXI_stream用于高速流数据。由于没有地址总线，所以用于数据流传送，允许无限制的数据突发传输规模。

应用场景

AXI4.0-lite主要用于内核和外设寄存器之间的通信。AXI4.0-lite就特别合适。

AXI4.0-full主要用于往DDR或者OCM中写入大量数据时使用。

AXI_stream主要用于往FIFO等没有地址的数据缓冲区传送大量数据时使用

根据上述对AXI总线协议的介绍，需要根据使用环境来选择协议类型，通过DDR进行大量数据读写时，会使用AXI-full总线模式，也就是在IP核设置中的AXI Memory Mapped选项。AXI Stream协议是不包含地址线的，所以在读写FIFO等没有地址的数据缓存区时，可以使用AXI Stream协议，也就是AXI Stream选项。上位机通常会通过PCIE接口向下位机发送各种控制或者配置指令，此时就需要使用添加AXI-Lite选项，可以勾选下图中所示选项进行添加，AXI-lite可以说是简化版的AXI-full。在使用WDK进行读写时，有BAR0和BAR1两个空间，一个就是勾选的PCIe to AXI Lite Master Interface接口，用于设置寄存器。另一个就是默认勾选的PCIe to DMA Interface接口，用于数据的读写。

PCIe to AXI Lite Master Interface

在BARs页面中，会有PCIe to AXI Lite Master Interface一栏，众所周知主机访问地址与下位机实际控制地址是不一样的，所以PCIe to AXI Lite Master Interface这个接口就是将上位机地址与下位机地址进行一个映射，将两部分联系起来，比如在这一栏中设置0x80000000，那么实际的意义就是bar的0地址对应的是外设的0x80000000地址，当上位机对0地址进行操作的时候实际是对下位机的0x80000000地址进行操作。

握手过程

每个通道进行数据的交互时，需要进行双向握手操作即VALID和READY信号均为高时，写入的数据才会有效。在握手过程中可能会出现，1.VALID先有效，然后READY再有效，在两者均有效的时候写入数据有效。2.READY先有效，然后VALID再有效，在两者均有效的时候写入数据有效。3.恰好READY有效，VALID也有效，在两者均有效的时候写入数据有效。

就好像有两个人做工作，彼此的工作是相关的，A对B说，我已经弄完了，等你弄完告诉我一声，我们联合测试。基本就是这个道理。

可以通过下图来看到三种握手协议。