GM-3568JHF丨ARM+FPGA异构开发板应用开发教程：08 FPGA DMA 读写案例

本篇教程基于ShiMetaPi 研发的FPGA+ARM开发板——GM-3568JHF展开。

01 案例简介

案例功能描述：ARM端利用PCIe总线对FPGA的DRAM执行读写操作。应用程序通过ioctl函数触发DMA数据传输后，将等待驱动程序发出的input事件作为响应。应用程序接收到该事件时，表示DMA数据传输已经结束。

02 测试程序执行流程

ARM端

1.将数据写至 dma_memcpy 驱动申请的连续内存空间（位于 DDR）。配置 DMA，如源地址、目标地址、传输的数据大小等；

2.写操作：通过 ioctl 函数启动 DMA，通过 PCIe 总线将数据搬运至 FPGA DRAM；程序接收驱动上报 input 事件后，将通过 ioctl 函数获取 DMA 搬运数据耗时，并计算DMA写速率；

3.读操作：通过 ioctl 函数启动 DMA，通过 PCIe 总线将 FPGA DRAM 中的数据搬运至dma_memcpy 驱动申请的连续内存空间（位于 DDR）；程序接收驱动上报 input 事件后，将数据从内核空间读取至用户空间，然后校验数据，同时通过 ioctl 函数获取 DMA 搬运数据耗时，并计算 DMA 读速率。

FPGA端

1.实现 PCIe Endpoint 功能；

2.处理 PCIe RC 端发起的 PCIe BAR0 空间读写事务；

3.将 PCIe BAR0 读写数据缓存至 FPGA DRAM 中。

03 操作流程

打开终端，将本案例 bin 目录下（05-开发资料\软件开发资料\linux_demo\smdt_fpga_dma_memcpy_demo\bin）的可执行程序 smdt_dma_memcpy_demo 拷贝至开发板文件系统 （源码可以在 src 路径下查看）。

#修改 Linux 内核日志的显示级别，内核的日志级别被设置为只显示紧急或更高级别的消息
echo 1 4 1 7 > /proc/sys/kernel/printk

在终端执行如下指令，切换到 smdt_dma_memcpy_demo 可执行程序所在目录

#切换到 smdt_dma_memcpy_demo 可执行程序所在目录
cd ‘可执行文件所在目录’

#查看 smdt_dma_memcpy_demo 是否在该目录下
ls

若可执行文件 smdt_dma_memcpy_demo 在当前目录下，则修改可执行文件的权限

#修改文件权限
chmod 777 smdt_dma_memcpy_demo 

#查询是否修改成功
ls -ld smdt_dma_memcpy_demo

查询确认文件修改权限成功后，执行 ./smdt_dma_memcpy_demo -h 可以查看该程序的帮助信息

#查看帮助信息
./smdt_dma_memcpy_demo  -h
#-a：设置 PCIe 地址；
#-s：设置传输数据大小（单位：Byte）；
#-c：设置循环读写次数；
#-d：设置输入设备；
#-v：显示版本信息；
#-h：显示帮助内容。

执行结果如下图：

执行以下命令，查看 PCIe BAR 空间地址。从下图可见，PCIe BAR 空间映射至 0xf0200000 地址，大小为 64KByte，并查看 PCIe 设备连接状态。

lspci -s 0002:21:00.0 -vv

执行以下命令，使能 PCIe 设备。

echo 1 > /sys/class/pci_bus/0002\:21/device/0002\:21\:00.0/enable

应用程序通过ioctl函数发送命令开启 DMA 传输数据后，等待驱动上报 input 事件；当应用层接收到 input事件，说明 DMA 传输数据完成。执行以下指令以查看input输入事件接口。如图所示，input事件接口为/dev/input/event0。

evtest

执行以下指令，将随机生成的数据写入FPGA的DRAM，随后从FPGA的DRAM中读取数据。测试结束后，通过/dev/input/event0接收事件通知，输出测试结果，其中包括平均读写时间、平均传输速率以及读写错误数量等统计信息。执行结果如下图。

./smdt_dma_memcpy_demo -a 0xf0200000 -s 65536 -c 100 -d /dev/input/event0
#这里的event0根据evetest查询到的结果更改。