AXI DMA收发数据过程和时序关系

本文详细介绍了AXIDMA在VIVADO中的应用,重点讲解了PS端与PL端通过DMA进行数据传输的过程,包括数据从PS端传输到PL端及从PL端返回PS端的具体步骤,并讨论了需要注意的问题。

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AXI DMA收发数据过程和时序关系

VIVADO中利用DMA进行大数据量传输能有效减少CPU开销,进而实现大数据量从PL端到PS端的DDR内或者外部网口等接口到DDR内。然而在CPU控制DMA传输过程时不可能像PL端那样能实现精准的时序控制,为了实现整个DMA数据传输的有效进行,需要明白数据传输的整个过程。以下面工程为例来对传输过程进行描述。

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如上图所示主要是完成PS端数据通过DMA到axis_data_fifo中,然后把axis_data_fifo中数据通过DMA传输到PS端,实现数据的回环传输。

首先对DMA进行初始化配置,完成发送和接收中断函数。

一、PS到PL端数据的传输:

1、数据从RAM内核到DMAIP核的过程是使用

XAxiDma_SimpleTransfer(&AxiDma,(u32) RxBufferPtr, MAX_PKT_LEN, XAXIDMA_DEVICE_TO_DMA);

这个函数来实现的。这个函数是把数据从指定内存数据通过S_AXI_HP总线发送到AXI SmartConnect这个总线互联IP中,然后这个IP把数据通过S00_AXI这个接口到M_AXI_MM2S接口,从而实现了数据到DMAIP核的传输过程。

2、DMAIP的M_AXI_MM2S接口接收到数据完成后通过mm2s_introut接口输出高电平告诉PS端DMA接收数据传输完成,PS端开始执行发送中断程序。

3、DMAIP把接收到的数据通过M_AXIS_MM2S接口把数据发送出去。

二、PL到PS端数据的传输:

1、数据通过S_AXIS_S2MM接口把数据传输到DMAIP核上。

2、DMAIP的S_AXIS_S2MM接口接收数据完成后通过s2mm_introut接口输出接收完成中断,等待PS端读取数据。

3、PS端接收到中断后执行中断函数。

4、读出数据函数XAxiDma_SimpleTransfer(&AxiDma,(u32)RxBufferPtr, RX_PKT_LEN, XAXIDMA_DEVICE_TO_DMA);

以上就完成了数据从PS和PL之间通过DMA传输。

三、需要注意的问题:

1、DMAIP本质上还是属于PL端,并不是DMA控制器这个外设。只是对PS端数据进行收发缓存和控制。

2、PS端还是通过DMA控制器外设来实现数据的传输,是串行执行。

3、DMAIP的控制是通过S_AXI_LITE总线来实现的。本质上还是通过GP接口来实现。

<think>嗯,用户想了解如何使用AXI DMA的Simple模式来传输大量数据,需要一个Demo介绍。首先,我得回忆一下AXI DMA的基本概念。AXI DMA是Xilinx FPGA中用于在PSPL之间高效传输数据的IP核,Simple模式应该是指简单模式,不需要Scatter-Gather引擎,适合单一连续的数据传输。 用户可能是在开发基于Zynq或MPSoC的项目,需要将大量数据从处理器传输到FPGA或者反向传输。他们可能需要一个具体的步骤,比如配置DMA寄存器、设置传输参数等。不过用户要的是Demo,可能希望有代码示例或者步骤说明。 首先,我得考虑Simple模式Scatter-Gather的区别。Simple模式每次传输一个数据块,而Scatter-Gather可以处理多个分散的数据块。用户提到传输大量数据,可能需要多次传输或者循环缓冲区,但Simple模式可能受限于最大传输长度,比如寄存器位宽限制,比如如果传输长度寄存器是16位,那一次最多传输65535个字节。所以如果数据量超过这个,需要分多次传输。 然后,硬件配置方面,用户需要在Vivado中搭建Block Design,添加AXI DMA IP,配置为Simple模式,连接AXI Stream接口到PL模块,比如FIFO或者自定义IP。然后连接到处理器的AXI总线,生成硬件平台,导出到SDK或Vitis。 软件部分,可能需要初始化DMA,设置源地址目的地址,启动传输,等待完成中断或轮询状态寄存器。需要注意数据对齐,缓存一致性,可能需要使用DMA_Invalidate或FlushCache函数。 用户可能遇到的问题包括数据未对齐导致DMA错误,缓存问题导致数据不一致,或者传输长度超过限制。所以Demo中需要处理这些情况,比如确保内存对齐,使用非缓存内存或者维护缓存一致性。 另外,中断处理也是关键,用户可能需要注册中断服务函数来处理传输完成的中断,或者使用轮询方式。轮询可能简单但效率低,中断方式更高效。 总结一下,Demo的结构应该是:硬件配置步骤,软件代码流程,包括初始化、配置传输参数、启动传输、等待完成、处理数据。代码示例可能需要用C语言,调用Xilinx的库函数,比如XDma_开头的函数。 还要注意,用户可能需要了解如何测试这个Demo,比如如何生成测试数据,验证传输的正确性。可能需要通过读取内存数据或者使用Signaltap观察AXI Stream信号。 用户可能的深层需求是快速上手AXI DMA进行大数据传输,避免常见错误。所以Demo需要详细说明关键步骤注意事项,比如缓存处理、分块传输等。</think>以下是一个基于AXI DMA(Simple模式)传输大量数据的示例及关键步骤说明,适用于Xilinx FPGA(如Zynq平台): --- ### **1. 硬件配置(Vivado)** - **添加AXI DMA IP**:在Block Design中,配置DMA为**Simple模式**(禁用Scatter-Gather引擎)。 - **连接接口**: - `S_AXI_LITE`:连接至处理器的AXI-Lite总线(用于控制寄存器配置)。 - `M_AXI_MM2S` `M_AXI_S2MM`:分别连接至AXI HP接口(用于内存读写)。 - `AXI_STR_TXD`/`AXI_STR_RXD`:连接至PL端Stream设备(如FIFO或自定义IP)。 - **生成地址映射**:导出硬件设计至Vitis,获取DMA控制寄存器的基地址。 --- ### **2. 软件流程(C代码)** #### **关键函数** ```c #include "xaxidma.h" // 定义DMA实例配置 XAxiDma AxiDma; XAxiDma_Config *DmaConfig; // 初始化DMA int dma_init() { DmaConfig = XAxiDma_LookupConfig(XPAR_AXI_DMA_0_DEVICE_ID); XAxiDma_CfgInitialize(&AxiDma, DmaConfig); XAxiDma_IntrDisable(&AxiDma, XAXIDMA_IRQ_ALL_MASK, XAXIDMA_DEVICE_TO_DMA); XAxiDma_IntrDisable(&AxiDma, XAXIDMA_IRQ_ALL_MASK, XAXIDMA_DMA_TO_DEVICE); return XST_SUCCESS; } // 内存到设备(MM2S)传输 void dma_mm2s_transfer(u32 *src_buffer, u32 length) { XAxiDma_SimpleTransfer(&AxiDma, (u32)src_buffer, length, XAXIDMA_DMA_TO_DEVICE); } // 设备到内存(S2MM)传输 void dma_s2mm_transfer(u32 *dst_buffer, u32 length) { XAxiDma_SimpleTransfer(&AxiDma, (u32)dst_buffer, length, XAXIDMA_DEVICE_TO_DMA); } // 等待传输完成(轮询方式) void dma_wait_complete(XAxiDma *InstancePtr, int Direction) { while (XAxiDma_Busy(InstancePtr, Direction)); } ``` #### **主函数示例** ```c #define BUF_SIZE 1024 // 数据长度(单位:字节) u32 *tx_buffer, *rx_buffer; int main() { // 初始化DMA内存 dma_init(); tx_buffer = (u32 *)memalign(64, BUF_SIZE); // 64字节对齐 rx_buffer = (u32 *)memalign(64, BUF_SIZE); // 填充发送数据(示例) for (int i = 0; i < BUF_SIZE/4; i++) { tx_buffer[i] = i; } // 启动MM2S传输(发送数据到PL) dma_mm2s_transfer(tx_buffer, BUF_SIZE); dma_wait_complete(&AxiDma, XAXIDMA_DMA_TO_DEVICE); // 启动S2MM传输(从PL接收数据dma_s2mm_transfer(rx_buffer, BUF_SIZE); dma_wait_complete(&AxiDma, XAXIDMA_DEVICE_TO_DMA); // 验证数据一致性 if (memcmp(tx_buffer, rx_buffer, BUF_SIZE) == 0) { printf("DMA传输成功!\n"); } else { printf("传输错误!\n"); } free(tx_buffer); free(rx_buffer); return 0; } ``` --- ### **3. 关键注意事项** 1. **内存对齐**:DMA缓冲区需按Cache行对齐(通常64字节),避免总线错误。 2. **缓存一致性**: - 使用`memalign`分配非缓存内存,或调用`Xil_DCacheFlush()`(发送前)`Xil_DCacheInvalidate()`(接收后)。 3. **传输长度限制**: - Simple模式单次最大传输长度由DMA寄存器位宽决定(通常为2^23字节)。超长数据需分块传输。 4. **中断模式**:可替换轮询为中断驱动,注册`XAxiDma_IntrHandler`提高效率。 --- ### **4. 调试技巧** - **检查状态寄存器**:通过`XAxiDma_ReadReg`读取状态,确认是否发生错误(如DMA halted)。 - **SignalTap/ILA**:监控AXI-Stream信号时序,确保PL端接口正确响应。 - **内存查看工具**:使用Vitis Debugger查看内存数据是否一致。 --- 以上Demo展示了AXI DMA在Simple模式下的基础数据传输流程。根据实际场景调整缓冲区大小传输策略(如循环DMA传输),可优化大数据吞吐量。
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