支持高带宽数据采集卡的XDMA优化之路

最新推荐文章于 2025-02-11 10:59:36 发布
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分类专栏： 驱动开发 文章标签： Linux驱动开发 性能优化
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背景

3月底接了个私活，开发一个基于XDMA的PCIE板卡驱动，要支持245.76M采样率、8天线、32bit采样精度的采集卡，PCIE插槽是gen 3.0 x16，主机是x86服务器（至强处理器，PCIE5.0，DDR5.0 性能杠杠的）。

经过近5个月的业余时间开发，总算在上周调通了接收，发送以后再说。

系统各节点带宽配置

采集数据的带宽要求是32bit x 8天线 x 245.76M / 8bit = 7864.32MB/s ≈ 8GB/s
PCIE3.0的理论速度是16GB/s，扣除编码开销也高达15.754GB/s，不是瓶颈。
PCIE转接板上的DDR4.0-2400M，理论带宽19.2GB/s，因为DDR IP未优化因此实际带宽13GB/s左右，曾经因参数问题时钟只有1600当过瓶颈。
x86的DDR5.0时钟4800M，位宽128bit，肯定不是瓶颈。

系统框架

接收框架如下图：

接收框架
XDMA支持6个BAR空间，但参考驱动只定义了user、config、bypass这3个BAR，其中config BAR是给XDMA通道使用，bypass BAR用于将XDMA当作纯PCIE IP核使用，

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XDMA（Xilinx Direct Memory Access）​ 是 Xilinx（现 AMD）提供的一种基于 PCI Express（PCIe）的高性能 DMA（直接内存访问）解决方案，主要用于在 ​FPGA 和 ​主机（Host，如 CPU）​ 之间实现高速数据传输。
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所有写入通道的描述符都会被处理，除非在通道缓冲区已满时写入新的描述符//（大概的意思就是bypass是接收描述符的通路，当启用的bypass，描述符就从bypass上传输）？C2H通道在启用时接受数据，并具有有效的描述符。对于C2H AXI4-Stream接口上的有效数据周期，与给定数据包关联的所有数据必须是连续的（就是说 接收数据填充描述符，描述符就像计数器一样，当描述符满了的时候，stream会向主机回写一个信息。对于主机到卡的传输，从源地址处的主机读取数据，但描述符中的目标地址是未使用的。
【PCIe XDMA开发】基于Win XDMA的PCIE 2.0 X8速率不足原因分析与解决方案
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基于XDMA的简易FPGA网卡实现（一）
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03-27 2445
XDMA虽然是sgdma，但驱动一次只能发送一个包（可能有多个分片），等完成中断才能唤醒下一次发送，所以发送速度不理想。skb_put修改sk_buff的tail和len，dma_unmap_single sk_buff的物理地址，执行netif_rx提交到协议栈。ip：提供axis数据位宽转换功能，将xdma 128bit axi-stream转为8bit供fifo使用，使用了两个此模块实现双向转换。在网卡驱动的probe函数中进行第一次接收，在接收完成中断或tasklet中配置后续接收。
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xilinx xdma
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m0_50533548的博客
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xilliix pcie dma 驱动 （基于 xilnx xdma ip核 4.0 的WDF驱动） --- # XDMA Windows Driver This project is Xilinx's sample Windows driver for 'DMA/Bridge Subsystem for PCI Express v4.0' (XDMA) IP. *Please note that this driver and associated software are supplied to give a basic generic reference implementation only. Customers may have specific use-cases and/or requirements for which this driver is not suitable.* ### Dependencies * Target machine running Windows 7 or Windows 10 * Development machine running Windows 7 (or later) * Visual Studio 2015 (or later) installed on development machine * Windows Driver Kit (WDK) version 1703 (or later) installed on development machine ## Directory Structure ``` / |__ build/ - Generated directory containing build output binaries. |__ exe/ - Contains sample client application source code. | |__ simple_dma/ - Sample code for AXI-MM configured XDMA IP. | |__ streaming_dma/ - Sample code for AXI-ST configured XDMA IP. | |__ user_events/ - Sample code for access to user event interrupts. | |__ xdma_info/ - Utility application which prints out the XDMA core ip | | configuration. | |__ xdma_rw/ - Utility for reading/writing to/from xdma device nodes such | | as control, user, bypass, h2c_0, c2h_0 etc. | |__ xdma_test/ - Basic test application which performs H2C/C2H transfers on | all present channels. |__ inc/ - Contains public API header file for XDMA driver. |__ libxdma/ - Static kernel library for XDMA IP. |__ sys/ - Reference driver source code which uses libxdma |__ README.md - This file. |__ XDMA.sln - Visual Studio Solution. ```
XDMA设备在WINDOWS下的驱动编程
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博客里写的不够详尽,也不太方便阅读代码,我将源码放在百度网盘链接：https://pan.baidu.com/s/1yt1mbl6Unkam3huz8T9MRw密码：k6ti ;并在源码里做了注释 了解一下什么叫总线模型(这是Linux下的概念，但是感觉和windows有相通之处)，总线负责连接驱动和设备，通俗的来说就是总线提供接口给驱动，所谓接口就是设备的一些基本操作，驱动负责实现设备逻辑。比如：驱动读取设备数据时，先发地址再发命令，就可以调用总线提供的接口来实现这一简单逻辑。 Windows下提供接口.
Xilinx_xdma_driver_win_2018_2
10-27
这是Xilinx官方提供的Windows平台下的XDMA的驱动程序和VS源代码，压缩包里面包含三个子压缩包
xilinx xdma windows驱动
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This project is Xilinx's sample Windows driver for 'DMA/Bridge Subsystem for PCI Express' (XDMA) IP. This sample driver only has limited support for the XDMA IP features
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Xilinx官方提供的Windows平台下的XDMA的驱动程序和VS源代码，有三个子压缩包，有win7和win0版本
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介绍XDMA IP核的功能及原理。根据pg195，XDMA IP 的PCIe to AXI Bridge功能只存在于UltraScale+器件，不支持7系列器件，此处不介绍。根据XDMA IP设置，有如下几种接口，下面依次介绍这几种接口的功能XDMA内部构成如下图所示PCIe协议详解见。
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Starry__的博客
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回见。
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