Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA IP
1 介紹
基于PCI Express Integrated Block，Multi-Channel PCIe QDMA Subsystem實(shí)現(xiàn)了使用DMA地址隊(duì)列的獨(dú)立多通道、高性能Continous或Scather Gather DMA，提供FIFO/AXI4-Stream用戶接口。
基于PCI Express Integrated Block，Multi-Channel PCIe RDMA Subsystem實(shí)現(xiàn)了使用DMA Ring緩沖的獨(dú)立多通道、高性能/超低延時(shí)/超低抖動(dòng)Continous Ring DMA，提供FIFO/AXI4-Stream用戶接口。
1.1 特性
? 支持Ultrascale+，Ultrascale，7 Series的PCI Express Integrated Block
? 支持64，128，256，512-bit數(shù)據(jù)路徑
? 64-bit源地址，目的地址，和描述符地址
? 多達(dá)8個(gè)獨(dú)立的host-to-card（H2C/Read）數(shù)據(jù)通道或H2C DMA
? 多達(dá)8個(gè)獨(dú)立的card-to-host（C2H/Write）數(shù)據(jù)通道或C2H DMA
? AXI4-Stream/FIFO用戶接口（每個(gè)通道都有自己的AXI4-Stream/FIFO接口）
? 每個(gè)DMA引擎支持DMA地址隊(duì)列，隊(duì)列深度可達(dá)32
? 每個(gè)DMA引擎支持DMA Ring緩沖，Ring緩沖深度和個(gè)數(shù)可配置
? RDMA的超低延時(shí)和超低抖動(dòng)性
? H2C DMA支持視頻顯示定時(shí)時(shí)序輸入控制
? AXI4-Lite Master接口允許PCIe通信繞過DMA引擎
? Scather Gather描述符列表支持無限列表大小
? 每個(gè)描述符的最大傳輸長(zhǎng)度為4GB
? MSI中斷
? 連續(xù)描述符的塊獲取
? 中斷或查詢模式
1.2 應(yīng)用
本內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)支持廣泛的計(jì)算和通信目標(biāo)程序應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)性能、成本、可擴(kuò)展性、功能可擴(kuò)展性和關(guān)鍵任務(wù)可靠性。典型應(yīng)用包括：
● 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)
● 電信網(wǎng)絡(luò)
● 寬帶有線和無線應(yīng)用
● 網(wǎng)絡(luò)接口卡
● 用于各種應(yīng)用程序的服務(wù)器add-in card
典型應(yīng)用如下圖所示：
圖 1 Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem典型應(yīng)用：8通道視頻采集和視頻顯示
2 概述
Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem作為一個(gè)高性能DMA數(shù)據(jù)搬移器，內(nèi)核通過AXI4-Stream/FIFO接口直接連接RTL邏輯。使用提供的字符驅(qū)動(dòng)程序，AXI4-Stream/FIFO接口可用于PCIe地址空間和AXI地址空間之間的高性能數(shù)據(jù)搬移。除了基本的DMA功能，DMA支持多達(dá)8個(gè)獨(dú)立的upstream和downstream通道，每個(gè)通道支持深度為32的DMA地址隊(duì)列，以及深度和個(gè)數(shù)可配置的DMA Ring緩沖，另外還允許PCIe通信繞過DMA引擎。
圖 2 Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem概述
2.1 特性概要
基于描述符提供的信息：源地址，目的地址和傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem實(shí)現(xiàn)Host存儲(chǔ)器和PCIe DMA子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)搬移。這些DMA可以同時(shí)是Host to Card（H2C）和Card to Host（C2H）傳輸。每個(gè)DMA通道對(duì)應(yīng)各自的AX4-Stream/FIFO接口，DMA從Host存儲(chǔ)器獲取并解析描述符鏈表，基于描述符鏈表信息完成自己通道的數(shù)據(jù)傳輸，然后使用MSI中斷發(fā)出描述符完成或錯(cuò)誤的信令。內(nèi)核也提供多達(dá)16個(gè)輸出到Host的用戶中斷信號(hào)。
主機(jī)可以通過以下2個(gè)接口訪問用戶邏輯：
? AXI4-Lite Master配置接口：這個(gè)接口是一個(gè)固定的32-bit端口，用于對(duì)性能要求不高的用戶配置和狀態(tài)寄存器的訪問
? User Register：這個(gè)接口是多個(gè)32-bit向量信號(hào)和1-bit信號(hào)，這些信號(hào)來自對(duì)應(yīng)DMA通道數(shù)據(jù)搬移過程中產(chǎn)生的控制或狀態(tài)信號(hào)
3 產(chǎn)品規(guī)格
結(jié)合Integrated Block for PCI Express IP，Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem為PCIe提供了一個(gè)高性能的DMA解決方案。
3.1 性能
Endpoint配置參數(shù)：
Max Payload Size=256-byte
Max Read Request Size=512-byte
DMA Transfer Length = 4MB
C2H & H2C DMA性能：
PCIe 3.0 x16，C2H DMA和H2C DMA速度大于13.5GB/s
PCIe 3.0 x8，C2H DMA和H2C DMA速度大于7GB/s
PCIe 2.0 x8，C2H DMA和H2C DMA速度大于3.6GB/s
PCIe 2.0 x4，C2H DMA和H2C DMA速度大于1.7GB/s
3.2 資源
