2025年使用VVD2013

大家好，我是讯享网，很高兴认识大家。

APP（1171）

1，下载并安装VVD2013.3。

2，下载并解压1171设计文件。

3，找到目录：C:\Users\admin\AppData\Roaming\Xilinx\Vivado

4，如果目录中有类似project_1这种文件夹，备份好后删除掉。

5，把解压好的1171中 - kintexSubsystemFiles子目录复制过来。

6，开始菜单，运行TCL命令行；运行vivado -sourcee:/kintexsubsystemfiles/kintexgenerationscript.tcl

7，等待VVD启动，并生成SubSystem设计；也可以使用默认配置，直接生成BIT文件。

APP中包含的演示内容：

1，从Script生成VVD SubSystem 框图

2，PCIe Endpoint 配置

3，DMA通过PCIe的传输

4，动态地址映射

5，DMA（SG）操作。

Overview

主要用到AXI_CDMA， AXI_PCI Express，AXI Internonnect等IP。用BRAM临时存储DMA传输时用到的address translation vectors。

AXI_Interconnect Address Map

AXI Port	Instance	Base Address	High Address	Size
AXI_DDR3_MEN	MIG	0x0000 0000	0x7FFF FFFF	2GB
AXI_PCIe_DM	axi_pcie_1 AXI:BAR1	0x8000 0000	0x807F FFFF	8MB
AXI_PCIe_SG	axi_pcie_1 AXI:BAR0	0x8080 0000	0x80FF FFFF	8MB
Translation_BRAM	translation_bram	0x8100 8000	0x8100 0FFF	32KB
AXI_PCIe_CTL	axi_pcie_1	0x8100 8000	0x8100 BFFF	16KB
AXI_CDMA_LITE	axi_cdma_1	0x8100 C000	0x8100 FFFF	16KB

PCIe to AXIBar Config Address

从host接收PCIe downstream

PCIe BAR0一共64KB，对应上面表中后3项：BRAM，AXI_PCIe_CTL，AXI_CDMA_LITE。

PCIe BAR	Interface	PCIe BAR Offset From Base Address	AXI Address	Size
0	Translation_BRAM	0x0000 0000	0x8100 0FFF	32KB
0	AXI_PCIe_CTL	0x0000 8000	0x8100 BFFF	16KB
0	AXI_CDMA_LITE	0x0000 C000	0x8100 FFFF	16KB

要在PC端访问指定寄存器，需要遵循下面原则：

例：假设BAR0在PC端映射的地址为：0x0000 0000_DEF0 0000

BRAM 0x0D10对应：0x0000 0000_DEF0 0D10

AXI_PCIe_CTL 0x20C 对应：0x0000 0000_DEF0 820C

AXI_CMDA_LITE 0x0004对应：0x0000 0000_DEF0 C004

PCIe AXI Master端不需要读写AXI_PCIe_SG, AXI_PCIe_DM, AXI_DDR3_MEM，因为DMA会读写到AXI Slave。

根据实际应用，还可以添加最多2个PCie BAR。

AXI to PCIe Bar Config Address

产生PCIe upstream到host

AXI BAR有2个:

AXI BAR0 - 8MB, [SG]DMA （AXI_PCIe_SG port），通过这port， DMA读取、处理PC端的descriptors。

AXI BAR1 - 8MB, Data Mover （AXI_PCIe_DM port），通过这个port，DMA读写PCIe数据。

CDMA IP的最大传输数据量为8M。

AXI BAR可以做64bit动态地址翻译，默认对应关系为：

AXI BAR	AXI Address	Host PCIe Address
BAR0	0x8080 0000	0x0000 0000_A000 0000
BAR1	0x8000 0000	0x0000 0000_C000 0000

这个对应关系可以在AXI_PCIe_CTL （0x8100 8000）中的相应寄存器中更改：

Offset	Bits	Register Name	Description	Default Value
0x208	31：0	AXI BAR 2 PCIe BAR 0_U	AXI BAR0 Upper Address for AXI_PCIe_SG. Host Address [63:32]	0x0000 0000
0x20C	31：0	AXI BAR 2 PCIe BAR 0_L	AXI BAR0 Lower Address for AXI_PCIe_SG. Host Address [31:0]	0xA000 0000
0x210	31：0	AXI BAR 2 PCIe BAR 1_U	AXI BAR1 Upper Address for AXi_PCIe_DM. Host Address [63:32]	0x0000 0000
0x214	31：0	AXI BAR 2 PCIe BAR 1_L	AXI BAR1 Lower Address for AXi_PCIe_DM. Host Address [31:0]	0xC000 0000

收到AXI BAR地址宽度限制，因为 AXI_PCIe_SG，AXI_PCIe_DM 配置成了8MB地址空间，所以上面Lower Address中Bits[22:0]应该都是0。

根据实际应用，可以再添加最多4个AXI BAR。

Scatter Gather DMA

[SG]DMA是一种自动化的DMA，它使用transfer descriptors，其中包含预先定义好的一系列指令；由PCIe host通过驱动和软件把一系列指令写入内存驻留数据结构。这些指令被组织成descriptor chain，其中每一个descriptor都描述一个单独的数据传输并包含一个指向下一个descripitor的指针。整个chain中的最后一个descriptor一般指向第一个descriptor。

Scatter Gather Transfer Decriptor Difition

descriptor 由8个32bit组成，共32Byte；必须64Byte对齐。相对于系统内存中Transfer Descriptor的起始地址，Descriptor的offset只能是0x00，0x40，0x80，0xC0。

Address Offset	Register Name	Bit	Field Name	Description
0x00	Next Descriptor Ptr	31:6	Next Descriptor Ptr	指向下一个Descriptor首字节的指针。必须是64Byte对齐的：0x00、0x40、0x80、0xC0。该指针是从AXI_PCIe_SG 开始，经AXI PCIe映射到host地址空间的的Offset。
		5:0	Reserved	000000 确保指针是64Byte对齐的。
0x04	Reserved
0x08	Source Address	31:0	SA	DMA传输，读取数据的起始地址。
0x0C	Reserved
0x10	Destination Address	31:0	DA	DMA传输，写入数据的起始地址。由于DMA被配置成64bit数据位宽，DA地址的最后3位需要与SA的最后3位相同。
0x14	Reserved
0x18	Transfer Cotrol	31:23	Reserced
		22:0	Bytes To Transfer (BTT)	需要做DMA传输的字节数：1-0x007F FFFF。设置为0会引起DMA内部错误。
0x0C	Transfer Status	31	Transfer Complete	0：Descriptor没有执行完，Host不能更改寄存器。 1：Descriptor已经执行完，Host可以更改寄存器。
		30	DMA Decode Error	0：No Errors 1：AXI Decode Error - Data Mover发现没有被映射到Slave Device。
		29	DMA Slave Error	0：No Errors 1：CDMA Data Mover在read/write时发现Slave Device有错误。
		28	DMA Internal Error	0：No Errors 1：CDMA Data Mover内部错误或者BTT被设为0。
		27:0	Reserved

Host驱动应该确保Transfer Status设置为0000；并且在该次Descriptor完成之前，不更改Transfer Status中的值；当AXI CDMA引擎完成操作以后，会主动更新Transfer Status中的值，供Host驱动查询。

Host驱动需要Relocate上面设置，并清空Transfer Status，为进行下一次DMA做准备。

在本例SubSystem中，使用了2类Descriptor：

Address Translation Description Descriptor 和 Target Data Transfer Descriptor

讯享网

Descriptor 使用的 Address 必须是AXI Interconnector 映射的地址，而不是Host中的地址空间！

Address Translation Description Descriptor 通过写AXI_PCIe_CTL 来Update AXI to PCIe Translation Vector。其中包括：

1. Source Address：对应于BRAM中（0x8100 0000 - 0x8100 7FFF）

2. Destination Address：对应AXI_PCIe_CTL （AXI: BAR1）寄存器（0x8100 8210 和 0x8100 8214）

3. Control Value：一个8Byte的数据传输（0x0000 0008）

工作时，DMA引擎把8ByteTranslation Vector从Translation BRAM 复制到 Translation Registors （可通过AXI_PCIe_CTL访问）。

在Descriptor被执行前，必须update Translation Vector 和 Block RAM；错误的设置可能导致获取非法内存地址。

Target Data Transfer Descriptor用于PCIe和目标设备（本例中DDR3）之间的数据传输。

1. SA和DA地址可以是：AXI_PCIe_DM（0x8000 0000）或者DDR3（0x0000 0000）

2. DMA Controller寄存器可以是: 1 - 0x007F FFFF

工作时，Descriptor在PCIe和DDR3之间进行数据传输。

在Descriptor被执行前，必须update PCIe Translation Vector。可以直接Update，也可以通过Address Translation Descriptor。

Scatter Gather DMA Operation

以下过程使用了一个descriptor chain，来实现（SG）DMA操作流程。

1. 设置DMA模式为SG；Enable中断。

写AXI_CDMA_LITE寄存器（AXI 0x8100 C000 或者 PCIe:BAR0 offset 0x0000 C000）

2. 在Host内存中创建Descriptor Chain。

需要包括：Address Translation Descriptor 和 Target Data Transfer Descriptor

3. Update AXI_PCIe_SG port 的 PCIe Translation Vector。

写AXI：BARO translation 寄存器，

位于AXI 0x8100 8208 - 0x8100 820C （AXI_PCIe_CTL port ) 或者PCIe：BAR0 offset 0x0000 8208 - 0x0000 820C。

写入这些寄存器的值，应该与之前在Host内存中建立Descriptor Chain 的 8MB Memory Base Address 一致。

4. 向 Translation BRAM 写入 Translation Vector。

BRAM 地址：AXI 0x8100 0000 - 0x8100 7FFF 或者 PCIe：BAR0 offset 0x0000 0000 - 0x0000 7FFF。

写入BRAM的值，应该与Host内存中（需要DMA引擎进行传输之数据）的8MB Memory 一致。

5. 向 DMA_CURDESC_PNTR 寄存器写入 pointer

DMA_CURDESC_PNTR地址：AXI 0x8100 C0008 或者 PCIe：BAR0 offset 0x0000 0008。

6. 向 DMA_TAILDESC_PNTR 寄存器写入 pointer

DMA_TAILDESC_PNTR 地址：AXI 0c8100 C010 或者 PCIe：BAR0 offset 0x0000 C010。

写入Tail Desc Pointer以后，DMA 启动，开始处理Descriptors。

7. DMA SG 工作中，直至 DMA_TAILDESC_PNTR 或者是之前已经完成的descriptor。

下面是操作实例：把64KB数据从PCIe写入DDR，再从DDR读回PCIe

1. 设置DMA模式为SG；Enable中断。

32bit Write 0x0A000100 到 PCIe：BAR0 offset 00000 000C。

2. Description Chain

PCIe Address Translation for AXI_PCIe_SG：0x0000 0001 0000 0000

PCIe Address Translation for ACI_PCIe_DM：Set Dynamically by Descriptors 1 and 3

Descriptor1	Descriptor2	Descriptor3	Descriptor4
Address： 0x0000 0001 0000 0000	Address:： 0x0000 0001 0000 0040	Address： 0x0000 0001 0000 0080	Address： 0x0000 0001 0000 00C0
NEXTDESC_PNTR： 0x0000 0001 0000 0040	NEXTDESC_PNTR： 0x0000 0001 0000 0080	NEXTDESC_PNTR： 0x0000 0001 0000 00C0	NEXTDESC_PNTR： 0x0000 0001 0000 0000
SA：0x8100 0000 (Translation BRAM)	SA：0x8000 0000 (AXI_PCIe_DM)	SA：0x8100 0008 (Translation BRAM)	SA：0x8100 0000 (DDR)
DA：0x8100 8210 (AXI_PCIe_CTL)	DA：0x0010 0000 (DDR)	DA：0x8100 8210 (AXI_PCIe_CTL)	DA：0x8011 0000 (AXI_PCIe_DM)
Control： 0x0000 0008 （64bit transfer）	Control： 0x0001 0008 （64bit transfer）	Control： 0x0000 0008 （64bit transfer）	Control： 0x0001 0008 （64bit transfer）
Status： 0x0000 0000 (Not Proceed)	Status： 0x0000 0000 (Not Proceed)	Status： 0x0000 0000 (Not Proceed)	Status： 0x0000 0000 (Not Proceed)
Translation Descriptor	Target Data Transfer Descriptor	Translation Descriptor	Target Data Transfer Descriptor

3. Update AXI_PCIe_SG port 的 PCIe Translation Vector。

64bit Write 0x0000 0001 0000 0000 到 AXI_PCIe_SG @ PCIe:Bar0 offset 0x0000 8208 。

4. 向 Translation BRAM 写入 Translation Vector。

a. 64bit Write 0x0000 CCC0 C000 0000 到 PCIe:BAR0 offset 0x0000 0000；在descriptor1 和 descriptor2 之间update。

b. 64bit Write 0x0000 DDD0 D000 0000 到 PCIe:BAR0 offset 0x0000 0008；在descriptor3 和 descriptor4 之间update。

5. 向 DMA_CURDESC_PNTR 寄存器写入 pointer

32bit Write 0x8080 0000 到 DMA_CURDESC_PNTR @ PCIe：BAR0 offset 0x0000 0000 0000 C008。

pointer = AXI_PCIe_SG Base Address + [Host] Descriptor Offset From 0x0000 0001 0000 0000 （step2 中的地址）。

6. 向 DMA_TAILDESC_PNTR 寄存器写入 pointer

32bit Write 0x8080 00C0 到 DMA_TAILDESC_PNTR @ PCIe：BAR0 offset 0x0000 0000 0000 C010。

pointer = AXI_PCIe_SG Base Address + [Host] Descriptor Offset From 0x0000 0001 0000 0000 （step2 中的地址）。

这时，DMA启动

7. DMA 继续工作，直到 DMA_TAILDESC_PNTR @ 0x0000 0001 0000 00C0 执行完。

注：

在descriptor 1、2 操作过程中，不能更改descriptor 3、4

当descriptor 1、2 完成操作，而descriptor 3、4 还在执行过程中，可以reallocate descriptor 1、2 从而实现 Continous DMA

相关推荐