ZYNQ7000系列 DDR读取正确性

【摘要】使用ZYNQ或者MPSoC的好处是可以通过PL逻辑设计硬件加速器，对功能进行硬件加速。加速器和ARM之间的交互信息一般包含自定义加速指令传递、待计算数据以及计算结果。这三种交互信息

使用ZYNQ或者MPSoC的好处是可以通过PL逻辑设计硬件加速器，对功能进行硬件加速。加速器和ARM之间的交互信息一般包含自定义加速指令传递、待计算数据以及计算结果。这三种交互信息为了实现高性能往往需要使用DMA进行通信。考虑两种场景，一种是ARM将运算数据的结果或者一些待处理数据发往PL侧加速，一种是PL处理结果DMA传输到DDR内存，ARM读取数据接着处理。当有操作系统管理内存时，这些操作没什么问题，PL看到的DDR数据总是更新过的；ARM接收到DMA中断后，读取内存数据，总能读取到更新后的数据。但如果在SDK环境下裸调，由于Dcache的存在，CPU和PL往往发现看到的是部份更新的数据，因此需要在代码中加入对Dcache的处理。主要有两种方法   第一种方法： 简单粗暴，直接将cache关闭，这时不使用cache，无论是CPU还是PL都是直接更新DDR中的数据，所以不存在Cache一致性的问题。   初始化的时候加入以下以下语句：              #include "xil_cache.h"              Xil_DCacheDisable();            Xil_ICacheDisable();   但这种方法有缺陷，由于Cache关闭，CPU计算的中间结果保存在DDR内存中，每次取数据从DDR取，而不是Cache，因此性能会急剧下降。   第二种方法：   CPU传数据给外设，CPU写完数据后，其实数据存在Dcache中，这时需要cache中关联地址的cacheline刷新到内存中：              Xil_DCacheFlushRange(DDR_BASE,Length);//里面参数分别放传输数据的DDR地址，数据长度（字节为单位）   PL外设传输数据给CPU，CPU接着处理。由于CPU首先从Dcache中查看是否有DDR的关联内容，如果有的话，直接从cache取，这就带来问题，因为最新数据在DDR中，而不在cache中，因此正确的做法是在DMA传送开始前，将cache中与该DDR地址的关联部份做一次invalid，这样CPU读取时发现cache没有关联的cacheline，就会直接从DDR取数据，从而保证获取的数是更新过的。   因此在把DMA地址告诉PL外设，在启动传输前，做一次cacheline的invalid操作：              Xil_DCacheInvalidateRange(IMAGES_OUT_BASE & 0xffffffc0,(length/cache_line_size+1)*cache_line_size); //注意地址必须cacheline对齐。长度也必须cache line对齐。   其中coretex-A9的cache_line_size是32字节， A53是64字节。               总结：在SDK裸跑环境下要保持cache一致性，要不关闭cache，降低性能；要不代码中需要在合适的地方插入cache flush或者invalid语句。   原则是：CPU批量写的数据，需要更新到DDR中给其他设备使用，做Dcacheflush，保证其他设备看到最新数据。CPU想要直接用DDR中的数据，做InvalidDcacheFlush，保证cache中是被外设更新过的数据，invalid时注意cache line对齐。