【干货分享】AMDMPSoCPSPCIe使用要点

FPGA开发圈 2023-05-30 12:05

作者:付汉杰 hankf@amd.com

需求

有客户需要通过PCie从Windows系统访问MPSoC的DDR,从而使X86和A53通过共享DDR内存的方式交互大量数据。X86作为PCIe Host, MPSoC作为PCIe Endpoint。共享的DDR内存是MPSoC的DDR内存。

文档要点

框图

首先,UG1085 Figure 30‐1: Block Diagram of the Controller for PCIe 提供了MPSoC PCIe部分的框图。从中可以看到,客户需要的是Ingress传输,即X86的PCIe请求达到MPSoC PCIe 控制器后,转换成AXI Master,再取读写MPSoC的DDR内存。

地址转换窗口

UG1085中的“Address Translation”部分,说明了MPSoC PCIe 控制器提供了8个地址转换的窗口。

Address Translation

The bridge provides eight fully-configurable address apertures to support address
translation both for ingress (from PCIe to AXI) and egress (from AXI to PCIe) transactions.
• In an AXI master, up to eight ingress translation regions can be set up. Translation is
done for the PCIe TLPs that are not decoded as MSI or MSI-X interrupts or internal
DMA transactions.

地址转换

如果PCIe地址的高位(基地址),等于source address (tran_src_base) 的高位,就会进行PCIe地址转换。

In the following discussions, the term tran refers to ingress/egress translation. For example, 
tran_size refers to translation size and a tran_src_base refers to ingress/egress_src_base.

A translation is hit when the following occurs.
• Translation is enabled (tran_enable == 1).
• The tran_src_base[63:(12+tran_size)] == source address [63:(12+tran_size)].

转换后的目标地址,等于destination address (tran_dst_base)的高位(基地址),加上PCIe地址的低位(偏移地址)。

On a hit, the upper source address bits are replaced with destination base address bits 
before forwarding the transaction to the destination.
Destination address = {tran_dst_base[63:(12+tran_size)] source address[12+tran_size]}.

地址转换窗口示例

1. Consider host assigns PCIe BAR2 = 0xFFA0_0000 ; 1MB size.
2. Ingress source base = 0xFFA0_0000 ; destination base = 0x44A0_0000 ;
aperture size = 64 KB
3. Incoming PCIe memory transaction hitting BAR2 at 0xFFA0_xyzw translates to address
0x44A0_xyzw on AXI master port.

示例代码

AMD提供了Standalone的示例"xilinxprocessoriplib\drivers\pciepsu\examples\Xpciepsu_ep_enable_example.c” 和 “xilinxprocessoriplib\drivers\pciepsu\src\Xpciepsu_ep.c”。

总体流程

"xilinxprocessoriplib\drivers\pciepsu\examples\Xpciepsu_ep_enable_example.c” 中的main()实现了总体流程,包括检查PCIe 链路状态,PCIe配置状态,最后再配置地址转换窗口。

int main()
{
int Status = XST_SUCCESS;
#ifdef XPAR_PSU_PCIE_DEVICE_ID
XPciePsu_InitEndPoint(&PciePsuInstance, XPAR_PSU_PCIE_DEVICE_ID);

xil_printf("Waiting for PCIe Link up\r\n");
XPciePsu_EP_WaitForLinkup(&PciePsuInstance);
xil_printf("PCIe Link up...\r\n");

XPciePsu_EP_BridgeInitialize(&PciePsuInstance);
xil_printf("Bridge Init done...\r\n");

XPciePsu_EP_WaitForEnumeration(&PciePsuInstance);

xil_printf("Host driver indicated ready\r\n");
int result = XPciePsu_EP_SetupIngress(&PciePsuInstance,
INGRESS_NUM, BAR_NUM, PS_DDR_ADDR);
if (result == XST_FAILURE) {
xil_printf("PCIE ingress setup failed\r\n");
} else {
xil_printf("PCIE Ingress Test done\r\n");
}

#endif
return Status;
}

下面的参数定义了地址转换窗口数量、PCIe BAR、MPSoC的DDR内存的基地址。可以根据需要修改。

BAR_NUM定义了PCIe BAR的序号,在PCIe Host上一定要使用对应的BAR中的地址来访问。

#define INGRESS_NUM	0x0		/* Ingress num to setup ingress */
#define BAR_NUM 0x2 /* Bar no to setup ingress */
#define PS_DDR_ADDR 0x1000000 /* 32 or 64 bit PS DDR Addr

地址转换配置代码

XPciePsu_EP_SetupIngress()从PCIe BAR中读到PCIe的基地址,写入INGRESS0_SRC_BASE(tran_src_base, TRAN_INGRESS_SRC_BASE)。

接下来,XPciePsu_EP_SetupIngress()把MPSoC的DDR内存的基地址写入INGRESS0_DST_BASE(tran_dst_base, TRAN_INGRESS_DST_BASE)。

最后,XPciePsu_EP_SetupIngress() 设置 INGRESS0_CONTROL(TRAN_INGRESS_CONTROL)的大小和使能位,使能地址转换。

在这之后,PCIe Host就能读写MPSoC的在地址范围[PS_DDR_ADDR, PS_DDR_ADDR+INGRESS_SIZE_ENCODING]内的DDR内存。

int XPciePsu_EP_SetupIngress(XPciePsu *PciePsuPtr, u32 IngressNum, u32 BarNum,
u64 Dst){
Xil_AssertNonvoid(PciePsuPtr != NULL);
u32 SrcLo;
u32 SrcHi;
u32 Val;
u32 DestLo;
u32 DestHi;
if (IngressNum > 7) {
return XST_FAILURE;
}

XPciePSU_ReadBar(PciePsuPtr, BarNum, &SrcLo, &SrcHi);

/*
* Using Ingress Address Translation 0 to setup translation
* to PS DDR
*/

XPciePsu_WriteReg(PciePsuPtr->Config.BrigReg,
(INGRESS0_SRC_BASE_LO + (IngressNum * INGRESS_SIZE)),
SrcLo & ~0xf);
XPciePsu_WriteReg(PciePsuPtr->Config.BrigReg,
(INGRESS0_SRC_BASE_HI +
(IngressNum * INGRESS_SIZE)), SrcHi);

XPciePsu_Dbg("Done writing the Ingress Src registers\r\n");

DestLo = XPCIEPSU_LOWER32BITS(Dst);
DestHi = XPCIEPSU_UPPER32BITS(Dst);
XPciePsu_WriteReg(PciePsuPtr->Config.BrigReg,
(INGRESS0_DST_BASE_LO +
(IngressNum * INGRESS_SIZE)), DestLo);
XPciePsu_WriteReg(PciePsuPtr->Config.BrigReg,
(INGRESS0_DST_BASE_HI +
(IngressNum * INGRESS_SIZE)), DestHi);

XPciePsu_Dbg("Done writing the Ingress Dst registers\r\n");

Val = XPciePsu_ReadReg(PciePsuPtr->Config.BrigReg, INGRESS0_CONTROL);

XPciePsu_Dbg("Read Ingress Control register\r\n");

Val &= (u32)(~INGRESS_SIZE_MASK);
Val |= (((u32)INGRESS_SIZE_ENCODING << INGRESS_SIZE_SHIFT) |
(u32)INGRESS_ENABLE | (u32)INGRESS_SECURITY_ENABLE);
Val |= INGRESS_RD_WR_ATTR;
XPciePsu_WriteReg(PciePsuPtr->Config.BrigReg,
(INGRESS0_CONTROL + (IngressNum * INGRESS_SIZE)), Val);

XPciePsu_Dbg("Done setting up the ingress trasnslation registers\r\n");
return XST_SUCCESS;
}

注意事项

在PCIe Host和A53通过共享DDR内存的方式交互数据时,要注意cache管理。

对于A53写、PCIe Host读的数据,A53要做cache Flush操作,PCIe Host要做cache Invalidate操作。

对于PCIe Host写、A53读的数据,PCIe Host要做cache Flush操作,A53要做cache Invalidate操作。

另外,在UG1085、UG1087里,同一个寄存器的名称,可能有出入。比如UG1085里的tran_dst_base,对应UG1087的TRAN_INGRESS_SRC_BASE_LO和TRAN_INGRESS_SRC_BASE_HI。

参考文档

UG1085 Zynq UltraScale+ Device TRM (v2.2) December 4, 2020

Zynq UltraScale+ Devices Register Reference](https://www.xilinx.com/htmldocs/registers/ug1087/ug1087-zynq-ultrascale-registers.html)

文章来源:博客园(https://www.cnblogs.com/hankfu/p/17385637.html)


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