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Xilinx FPGA多通道PCIe-DMA控制器,1/4/8通道高性能版本IP介绍应用

已有 506 次阅读| 2022-12-24 20:39 |个人分类:交流共享|系统分类:芯片设计| PCIe, SGDMA, CDMA, RDMA

Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA IP

1    介绍

基于PCI Express Integrated BlockMulti-Channel PCIe QDMA Subsystem实现了使用DMA地址队列的独立多通道、高性能ContinousScather Gather DMA,提供FIFO/AXI4-Stream用户接口。

基于PCI Express Integrated BlockMulti-Channel PCIe RDMA Subsystem实现了使用DMA Ring缓冲的独立多通道、高性能/超低延时/超低抖动Continous Ring DMA,提供FIFO/AXI4-Stream用户接口。

1.1      特性

Ø  支持Ultrascale+Ultrascale7 SeriesPCI Express Integrated Block

Ø  支持64128256512-bit数据路径

Ø  64-bit源地址,目的地址,和描述符地址

Ø  多达8个独立的host-to-cardH2C/Read)数据通道或H2C DMA

Ø  多达8个独立的card-to-hostC2H/Write)数据通道或C2H DMA

Ø  AXI4-Stream/FIFO用户接口(每个通道都有自己的AXI4-Stream/FIFO接口)

Ø  每个DMA引擎支持DMA地址队列,队列深度可达32

Ø  每个DMA引擎支持DMA Ring缓冲,Ring缓冲深度和个数可配置

Ø  RDMA的超低延时和超低抖动性

Ø  H2C DMA支持视频显示定时时序输入控制

Ø  AXI4-Lite Master接口允许PCIe通信绕过DMA引擎

Ø  Scather Gather描述符列表支持无限列表大小

Ø  每个描述符的最大传输长度为4GB

Ø  MSI中断

Ø  连续描述符的块获取

Ø  中断或查询模式

1.2      应用

本内核体系结构支持广泛的计算和通信目标程序应用,强调性能、成本、可扩展性、功能可扩展性和关键任务可靠性。典型应用包括:

数据通信网络

电信网络

宽带有线和无线应用

网络接口卡

用于各种应用程序的服务器add-in card

典型应用如下图所示:

                                             Multi-Channel-PCIe-QDMA-RDMA-Subsystem.JPG

1 Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem典型应用:8通道视频采集和视频显示

2    概述

Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem作为一个高性能DMA数据搬移器,内核通过AXI4-Stream/FIFO接口直接连接RTL逻辑。使用提供的字符驱动程序,AXI4-Stream/FIFO接口可用于PCIe地址空间和AXI地址空间之间的高性能数据搬移。除了基本的DMA功能,DMA支持多达8个独立的upstreamdownstream通道,每个通道支持深度为32DMA地址队列,以及深度和个数可配置的DMA Ring缓冲,另外还允许PCIe通信绕过DMA引擎。

multi-channel-pcie-qdma-subsystem.PNG

2 Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem概述

2.1      特性概要

基于描述符提供的信息:源地址,目的地址和传输数据长度,Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem实现Host存储器和PCIe DMA子系统之间的数据搬移。这些DMA可以同时是Host to CardH2C)和Card to HostC2H)传输。每个DMA通道对应各自的AX4-Stream/FIFO接口,DMAHost存储器获取并解析描述符链表,基于描述符链表信息完成自己通道的数据传输,然后使用MSI中断发出描述符完成或错误的信令。内核也提供多达16个输出到Host的用户中断信号。

主机可以通过以下2个接口访问用户逻辑:

Ø  AXI4-Lite Master配置接口:这个接口是一个固定的32-bit端口,用于对性能要求不高的用户配置和状态寄存器的访问

Ø  User Register:这个接口是多个32-bit向量信号和1-bit信号,这些信号来自对应DMA通道数据搬移过程中产生的控制或状态信号

3    产品规格

结合Integrated Block for PCI Express IPMulti-Channel PCIe QDMA&RDMA SubsystemPCIe提供了一个高性能的DMA解决方案。

3.1            性能

Endpoint配置参数:

1.     Max Payload Size=256-byte

2.     Max Read Request Size=512-byte

3.     DMA Transfer Length = 4MB

C2H & H2C DMA性能:

1.     PCIe 3.0 x16C2H DMAH2C DMA速度大于13.5GB/s

2.     PCIe 3.0 x8C2H DMAH2C DMA速度大于7GB/s

3.     PCIe 2.0 x8C2H DMAH2C DMA速度大于3.6GB/s

4.     PCIe 2.0 x4C2H DMAH2C DMA速度大于1.7GB/s

3.2            资源

1 PCIe 3.0 x16 DMA Subsystem资源(8通道)


LUTs

FFs

BRAMs

PCIe

资源

44272

99014

165.5

1

2 PCIe 3.0 x8 DMA Subsystem资源(8通道)


LUTs

FFs

BRAMs

PCIe

资源

26356

51523

93

1

3 PCIe 2.0 x8 DMA Subsystem资源(8通道)


LUTs

FFs

BRAMs

PCIe

资源

26614

33766

70

1

4 PCIe 2.0 x4 DMA Subsystem资源(8通道)


LUTs

FFs

BRAMs

PCIe

资源

20466

29623

106

1

5 PCIe 3.0 x16 DMA Subsystem资源(1通道)


LUTs

FFs

BRAMs

PCIe

资源

22353

55492

37

1

6 PCIe 3.0 x8 DMA Subsystem资源(1通道)


LUTs

FFs

BRAMs

PCIe

资源

8113

21656

17

1

7 PCIe 2.0 x8 DMA Subsystem资源(1通道)


LUTs

FFs

BRAMs

PCIe

资源

11074

16221

10

1

8 PCIe 2.0 x4 DMA Subsystem资源(1通道)


LUTs

FFs

BRAMs

PCIe

资源

6270

8588

29

1

3.3            驱动程序

(1) Windows WDF (Queue or Non-QueueRing)

(2) Linux (Queue or Non-QueueRing)

(3) V4L2

4    交付清单

可交付资料:

1. 详细的用户手册

2. 设计文件:源代码或网表

3. 时序约束

4. 测试或Demo工程

5. 技术支持:邮件,电话,现场,培训服务

 



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Email:neteasy163z@163.com

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