基于安路PCIe SGDMA高速數(shù)據(jù)傳輸方案

安路科技PH1A系列FPGA定位高性價比邏輯器件，針對高帶寬應用場景，能夠在保持低功耗的前提下，提供同類最佳的收發(fā)器和信號處理功能。

PH1A系列FPGA集成的第三代PCIe硬核控制器，帶寬最高可達8Gbit/s、可通過TD軟件的IP GEN配置。該核架構廣泛應用于通信設備、網(wǎng)絡接口卡、存儲系統(tǒng)等領域，具有高性能、低成本等特點。

PCIe SGDMA演示方案

安路科技提供基于PCIe 硬核控制器開發(fā)的SGDMAIP。SGDMA可作為一個PCIe2AXI4系列接口的橋或者一個高性能DMA使用。

SGDMA支持屬性：

64bit和128bit(PH1A90、PH1A180)數(shù)據(jù)位寬

32bit或64bit源地址、目的地址和描述符地址

目前支持單通道C2H以及單通道H2C

后續(xù)版本將支持N通道C2H以及N通道H2C

可選的單通道AXI4-Stream接口或AXI4-MM（memory mapped）接口

支持AXI4-Lite Master讀寫用戶和DMA寄存器

支持AXI4-Lite Slave讀DMA狀態(tài)寄存器

支持Scatter Gather描述符列表和環(huán)形描述符列表，列表大小無限制

MSI-X中斷 （后續(xù)支持）

Bypass descriptor 通道 （后續(xù)支持）

圖1：DMA框圖

SGDMA工作流程：

SGDMA工作分為兩個流程，H2C(Host to Card)和C2H(Card to Host)。

DMA C2H 方向傳輸摘要：

圖2：C2H傳輸框圖

首先，應用程序啟動C2H傳輸，并設置傳輸長度和用于存儲數(shù)據(jù)的緩沖器位置。然后，驅(qū)動程序會基于傳輸長度創(chuàng)建描述符，并將信息寫入寄存器控制傳輸啟動。DMA開始啟動描述符提取請求，之后DMA接收到描述符，判斷是否為最后一個描述符，如果是則停止，否則繼續(xù)發(fā)送描述符提取請求。DMA會根據(jù)接收的描述符向（板卡）源地址發(fā)送讀請求，讀請求會持續(xù)到?jīng)]有剩余描述符，并從板卡的AXI4（MM或者Stream）接口上接收數(shù)據(jù)，向主機發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢以后向主機發(fā)送中斷。

驅(qū)動程序?qū)?zhí)行中斷流程，并讀取完成描述符計數(shù)寄存器，與生成的描述符數(shù)量對比。隨后將控制權隨傳輸大小一起返還給應用程序。應用程序從分配的緩沖器讀取傳輸數(shù)據(jù)，并將其寫入文件。文件寫入完成后，退出應用程序。

H2C的流程與C2H的類似，主要的不同點為C2H將板卡的數(shù)據(jù)發(fā)送給主機，H2C接收主機的數(shù)據(jù)。

圖3：H2C傳輸框圖

上海安路科技于2020年12月底正式成為PCI-SIG協(xié)會新會員。加入PCI-SIG協(xié)會后，安路科技將獲得更為廣泛的服務、了解最新的PCI技術動態(tài)，同時能參與PCI技術法規(guī)研討會、參與規(guī)范修訂和補充建議、PCI技術支持、獲得Vendor ID分配等系列服務與支持，這些都將助力公司研發(fā)技術和技術創(chuàng)新的穩(wěn)步提升與發(fā)展。

審核編輯：黃飛