PCIE_DMA实例一：xapp1052详细使用说明

一：前言

很多和我一样初学pcie的硬件工程师都会遇到这样一个问题，看了不少pcie相关的资料，还是搞不清这玩意儿到底该怎么用。于是我们打开ISE的core_generator工具，生成了一个pcie的ip核，用modelsim仿真一下example design，仔细分析一下，好像对协议部分理解更深了。至于怎么用，呵呵……

当然，多数硬件工程师都是有上进心的！于是我们上网找资料，发现了一个xilinx官方出品的demo：xapp1052。全称是Bus Master DMA Performance Demonstration Reference Design for the Xilinx Endpoint PCI Express® Solutions。高大上啊，终于知道用在什么地方了，果断下载下来。打开一看，东西不少，按照里面xapp1052.pdf的说明，一步一步生成bit，下载到开发板里，然后安装上位机软件，最后测试并且用chipscope抓信号分析。但事实上，你愚蠢得连bit都生成不了（遇到相同情况的朋友请默默为我点赞）。就在你干着急的时候，你看到了这篇伟大的博客……接下来，我将手把手教你如何使用这个xapp1052。

 

二：前期准备

1、pcie基础还是要有，尤其是协议部分。推荐一本电子书，很经典，请耐心读它（Addison.Wesley.PCI.Express.System.Architecture.eBook-LiB.chm）下载地址：http://download.csdn.net/download/yuzeren48/7723815

2、一块开发板，我使用的是Xilinx ML605。

3、一台带PCIE插槽的主机。

4、Xapp1052 Demo（http://download.csdn.net/download/yuzeren48/7723795）

5、ISE14.1套件

 

三：使用说明

1、打开coregenerator生成一个4通道gen2的pcie ip核，配置部分见下图，尤其注意classcode必须是’h058000，否则无法正常安装驱动。除图中几处需要更改外，其余均为默认设置

图1 配置1

图2 配置2

图3 配置3

图4 配置4

图5 Pcie核目录

 

2、建立BMD_Dsign 工程。完整工程文件下载地址（http://download.csdn.net/download/yuzeren48/7723831）。下载需要积分，推荐大家按照以下说明一步一步自己建立。首先打开ise，新建工程，添加文件。文件来自：

..\v6_pcie_v1_7\source全部

..\v6_pcie_v1_7\example_design中的xilinx_pcie_2_0_ep_v6_04_lane_gen2_xc6vlx240t-ff1156-1_ML605.ucf和xilinx_pcie_2_0_ep_v6.v

..\xapp1052\dma_performance_demo\fpga\BMD\common全部

..\xapp1052\dma_performance_demo\fpga\BMD中的BMD_64_RX_ENGINE.v和BMD_64_TX_ENGINE.v和v6_pci_exp_64b_app.v

然后编译，由于要先编译BMD_PCIE_20.v，所以右键选择manual compile order，如图6所示。

图6 编译工程

选中所有.v和.ucf文件，完成综合以及布局布线，并生成bit文件，如图7所示。

图7 生成bit文件

注意：如果觉得这样编译不舒服，看不清层次结构。可以将BMD_PCIE_20.v删除，并把所有文件中的`ifdef PCIE2_0去掉。

 

3、modelsim仿真

很多人觉得直接把bit写入开发板，用chipscope在线调试即可。小编觉得最好还是先用modelsim做一下仿真，确定逻辑没有问题再烧板子。小编曾好几次烧了错误的bit，用chipscope怎么都抓不到信号。接下来我们讲如何仿真。

首先将..\v6_pcie_v1_7\example_design文件夹下的文件（除xilinx_pcie_2_0_ep_v6.v以外）全部删除，将..\dma_performance_demo\fpga\BMD\common下的全部文件以及..\dma_performance_demo\fpga\BMD下的BMD_64_RX_ENGINE.v和BMD_64_TX_ENGINE.v和v6_pci_exp_64b_app.v复制到..\v6_pcie_v1_7\example_design文件夹下。

然后修改..\v6_pcie_v1_7\simulation\functional下的board.f文件，注意BMD_PCIE_20.v必须放在最前面编译，修改后的board.f文件如图8所示：

图8 修改后的board.f

最后，打开Modelsim SE10.1b软件，更改目录至. .\v6_pcie_v1_7\simulation\functional

输入脚本do simulate_mti.do 仿真结果如图9图10所示

图9 仿真结果1

图10 仿真结果2

备注：这里的modelsim仿真并没有用到DMA功能，只是测试我们的代码完整性。如果需要仿真DMA功能，可以自己调用pci_exp_usrapp_tx.v中的函数，往DMA控制寄存器中写入地址、长度等数据，然后启动DMA读或者写。

 

4、Chipscopes抓包分析

首先需要在ise工程里添加chipscope核，chipscope的使用方法详见（http://download.csdn.net/download/yuzeren48/7705033），这里给出带有chipscope核的ise工程文件下载地址（http://download.csdn.net/download/yuzeren48/7723831）

插入cdc，生成了bit之后，下载到开发板中，将开发板插入主机的PCIE插槽，上电设备管理器检测到有PCI内存控制器。用xapp1052.pdf中的步骤，强制安装驱动。安装完驱动后打开软件如图11所示

图11 上位机软件

先测试write：

将pattern to write 改成0x01020304，其余保持默认设置。点击start，在chipscope中我们就可以看到DMA控制寄存器一共收到了来自主机的多个数据包，如图12所示（注意，将windows设成8，depth设成8，同时设置触发信号如图13所示）。

图12 主机写DMA控制寄存器

图13 设置触发信号

这些包都是用来写DMA控制寄存器的，这几个包的发包顺序如下:

 当主机向偏移地址为04的寄存器写入0x00000001时，DMA启动写内存模式，如图14所示。(我们可以通过设置触发信号trn_rd的低32位为0x01000000来检测DMA写开始)

图14 DMA写内存 

同样的方法，测试read。我们可以通过DMA来读内存。如图15所示

图15 DMA读内存