高性能PCIe Master DMA控制器设计实现

基于PCI Express的数据采集卡
PCIe数据采集卡
PCI Express数据采集卡

1. Master DMA位于FPGA内部,FPGA执行DMA操作,主要包括两大功能DMA Write(FPGA-->内存)和DMA Read(内存-->FPGA).
2. 4x PCI Express Gen 1 DMA Write(FPGA-->内存)的速度可达860MB/s;4x PCI Express DMA Read(内存-->FPGA)的速度可达840MB/s.
3. 8x PCI Express Gen 1 DMA Write(FPGA-->内存)的速度可达1690MB/s;8x PCI Express DMA Read(内存-->FPGA)的速度可达1640MB/s.
4. 4x PCI Express Gen 2 DMA Write(FPGA-->内存)的速度可达1680MB/s;4x PCI Express DMA Read(内存-->FPGA)的速度可达1620MB/s.
5. 8x PCI Express Gen 2 DMA Write(FPGA-->内存)的速度可达3440MB/s;4x PCI Express DMA Read(内存-->FPGA)的速度可达3380MB/s.
6. FPGA内部的Master DMA也包含与DMA传输相关的控制状态寄存器和中断寄存器.
7. PCI Express驱动采用WinDriver,采用Legacy PCI或MSI中断方式,用户应用软件通过WinDriver的API函数访问PCI Express寄存器文件.


PCI Express接口特性如下：
1. 自适应链路速率，支持Gen 1、2.5Gbps/Lane(Virtex-5 FPGA)和Gen 2、5.0Gbps/Lane(Virtex-6/7 Series FPGA)
2. 自适应链路宽度，支持PCI Express x8/x4/x1
3. 支持Master DMA Write、Master DMA Read、MSI/传统PCI中断、寄存器读写、RAM读  写
4. 支持Master DMA Write和Master DMA Read全双工数据传输
5. PCI Express驱动支持Windows、Linux等操作系统，如Windriver
6. 即插即用，支持热插拔


本人已经在Xilinx评估板ML555,ML605和KC705,以及自制的PCIe金手指板卡上调试验证了PCI Express Endpoint Master DMA功能.
1. Master DMA Write数据传输功能,数据传输流方向：光纤/RocketIO GTP--> DDR2/DDR3内存 --> PCI Express Master DMA Write --> PC内存 --> PC硬盘.
2. Master DMA Read数据传输功能,数据传输流方向：PC硬盘 --> PC内存 --> PCI Express Master DMA Read --> DDR2/DDR3内存 --> 光纤/RocketIO GTP接口.
3. 寄存器访问:软件访问FPGA内部与DMA传输相关的寄存器.
4. FPGA发出Legacy PCI或MSI中断.
5. 用户应用程序,采用Visual C/C++编写.