Xilinx中的xapp1052的詳細解釋

xapp1052是xilinx官方給出的一個有關(guān)DMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉永?，用于PC端和FPGA端之間的DMA數(shù)據(jù)傳輸。首先需要說的是，xapp1052并不是一個完整的DMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕K端硬件設(shè)計，這在下面會有詳細解釋。

首先說一下xapp1052模塊的組成結(jié)構(gòu)：頂層模塊是xilinx_pci_exp_ep，在頂層模塊中包含pci_exp_64b_app和bmd_design兩個模塊，其中pci_exp_64b_app就是我們要介紹的重點，而bmd_design則是實現(xiàn)PCIE協(xié)議的底層模塊。

下面就詳細說一下pci_exp_64b_app的模塊結(jié)構(gòu)：

pci_exp_64b_app

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|__BMD

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|__BMD_EP

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| |__BMD_EP_MEM_ACCESS

| | |_BMD_EP_MEM

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| |__BMD_RX_ENGINE

| |__BMD_TX_ENGINE

| |__BMD_INTR_CTRL

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| |__BMD_GEN2

| |__BMD_RD_THROTTLE

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|__BMD_TO_CTRL

|__BMD_CFG_CTRL

1，BMD_RX_ENGINE的設(shè)計：這個模塊的作用就是接受來自PC的TLP包（trn_rd［63:0］），并根據(jù)不同的情況對包進行拆解，首先根據(jù)trn_rd［62:56］位判斷包的類型，如果是32位地址讀請求（BMD_MEM_RD32_FMT_TYPE），那么就轉(zhuǎn)到32位讀對應的狀態(tài)（BMD_64_RX_MEM_RD32_QW1）；如果是32位地址寫請求（BMD_MEM_WR32_FMT_TYPE），那么久轉(zhuǎn)到32位寫對應的狀態(tài)（BMD_64_RX_MEM_WR32_QW1）；如果是不帶數(shù)據(jù)的完成類型（BMD_CPL_FMT_TYPE），那么就轉(zhuǎn)到完成請求對應的狀態(tài)（BMD_64_RX_CPL_QW1）；如果是帶數(shù)據(jù)的完成類型（BMD_CPLD_FMT_TYPE），那么就轉(zhuǎn)到帶數(shù)據(jù)完成對應的狀態(tài)（BMD_64_RX_CPLD_QW1）。

上面是狀態(tài)機的第一次過渡，下面看狀態(tài)的第二次過渡，在狀態(tài)是BMD_MEM_RD32_FMT_QW1時，這個時候TLP包的第二個DWORD已經(jīng)傳來，從第二個DWORD中可以得到讀請求的地址addr_o，這個地址時輸入到memory模塊下用于讀出對應地址下的數(shù)據(jù)的；然后過渡到下一個狀態(tài)（BMD_64_RX_MEM_32_WT），在這個狀態(tài)下，RX模塊會一直檢測從TX返回的compl_done_i信號，當讀請求申請的對應地址下的數(shù)據(jù)由TX發(fā)送出去時，compl_done_i信號就為1，這個時候RX就會返回到RST狀態(tài)。當狀態(tài)是BMD_MEM_WR32_FMT_QW1時，這個時候RX也接受到了TLP包的第二個DWORD，從這個DWORD中可以拆分出地址（addr_o）和要寫的數(shù)據(jù)（wr_data_o），同時在這個狀態(tài)寫使能值為有效（we_en_o），然后過渡到下一個狀態(tài)（BMD_64_RX_MEM_WR32_WT），在這一個狀態(tài)，RX會一直檢測從memory模塊出來的信號（wr_busy_i）是不是為0，如果為0，說明寫操作完成，RX回到RST狀態(tài)。當狀態(tài)是BMD_64_RX_CPL_QW1的時候，說明這是一個不帶數(shù)據(jù)的完成，其他并沒有什么操作。當狀態(tài)是BMD_64_RX_CPLD_QW1時，說明這是一個帶數(shù)據(jù)的完成，為什么完成信號要攜帶數(shù)據(jù)呢，原因就是為了檢驗傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否正確，在這個狀態(tài)下以及它的過渡狀態(tài)中，RX會一次檢測傳輸?shù)絇C端的數(shù)據(jù)和設(shè)備內(nèi)存的數(shù)據(jù)是否相同，如果不相同，說明數(shù)據(jù)傳輸失敗，返回失敗傳輸信號（cpld_malformed）。

從上面的描述可以看出，BMD中的RX是不支持連續(xù)的寫數(shù)據(jù)的（往設(shè)備內(nèi)存寫數(shù)據(jù)），所以往設(shè)備內(nèi)存寫數(shù)據(jù)的DMA操作，xapp1052是不支持的，那么這里發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)到底是什么呢，其實這里RX并不是要發(fā)送和接收存儲數(shù)據(jù)，而是發(fā)送和接收配置數(shù)據(jù)，即DMA的配置數(shù)據(jù)。

2，BMD_TX_ENGINE的設(shè)計：這個模塊是往PC端發(fā)送TLP包（trn_td［63:0］），這個模塊是xapp1052DMA的核心模塊，它包含DMA控制器的所有操作，當然這里只是發(fā)送端的DMA控制器。TX要解決的問題就是要在不同的情況下發(fā)送對應的TLP包。

第一種情況：發(fā)送帶數(shù)據(jù)的完成TLP，這是TX最優(yōu)先處理的（這一點不是很確定，個人感覺xapp1052寫的有點問題）。首先在RST狀態(tài)會產(chǎn)生一個帶數(shù)據(jù)類型的包頭。然后過渡到下一個狀態(tài)：BMD_64_TX_CPLD_QW1。在這個狀態(tài)里要發(fā)送TLP的第二個DWORD，主要包含地址和數(shù)據(jù)，然后進入下一個狀態(tài)（BMD_64_TX_CPLD_QW1）。

第二種情況：開啟DMA發(fā)送操作，在mwr_start_i和cfg_bm_en有效的情況下，開始發(fā)送TLP的包頭，DMA的包頭也只是一個普通的寫數(shù)據(jù)請求；在DMA發(fā)送模式下，有幾個參數(shù)是特別重要的：要發(fā)送的TLP數(shù)目、每個TLP中包含的數(shù)據(jù)長度、每個TLP對應PC端的起始寫入地址。進入下一個狀態(tài)（BMD_64_TX_MWR_QW1）的時候，TX首先會根據(jù)已經(jīng)發(fā)送的TLP包的個數(shù)來計算PC端寫入的起始地址（tmwr_addr），根據(jù)計算出的起始地址發(fā)送TLP的第二個DWORD，然后進入下一個狀態(tài)：BMD_64_TX_MWR_QWN。在這個狀態(tài)中，TX首先會判斷一個TLP包中的數(shù)據(jù)長度是多少，如果是1，則在發(fā)送下一個DWORD之后，TX會進入RST狀態(tài)；如果是2，則下一個DWORD會包含兩個數(shù)據(jù)，但是同樣在發(fā)送完下一個DWORD之后，TX會進入RST狀態(tài)，在進入RST狀態(tài)之前，TX又會判斷當前發(fā)送的TLP數(shù)目是否已經(jīng)等于預先設(shè)定的數(shù)，如果相等，則會返回mwr_done_o信號；如果當前數(shù)據(jù)長度大于2，那么在發(fā)完下一個DWORD的時候，TX還會繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，知道余下的數(shù)據(jù)長度小于2。這就是TX的發(fā)送DMA操作，但是現(xiàn)在有一個問題就是在每個TLP中的數(shù)據(jù)長度大于2的時候，發(fā)向PC端的地址該由誰控制累加呢，這在TX模塊中并沒有體現(xiàn)，這里我猜測是在PC端地址會由相應的模塊控制自動累加。還有這里的TX的DMA其實也是有一定問題的，DMA發(fā)送的數(shù)據(jù)不是由內(nèi)存讀取出來的，而是一個始終不變的數(shù)，雖然表面上看是由內(nèi)存中讀取出來的，說明xapp1052的TX的DMA設(shè)計也只是存粹驗證一下DMA控制器的正確性，數(shù)據(jù)的來源xapp1052卻并沒有涉及。