仿真與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的差別
通常我們都會(huì)用Modelsim、Questa等工具對(duì)工程進(jìn)行仿真驗(yàn)證，在仿真的時(shí)候可能關(guān)注的點(diǎn)沒(méi)有那么的多，檢查到對(duì)端收到包沒(méi)有問(wèn)題，一般情況下就認(rèn)為已經(jīng)完成調(diào)試，可以上板給host、birdge或者switch下的其他PCIE設(shè)備進(jìn)行發(fā)包，不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，如果想用FPGA作為Endpoint主動(dòng)發(fā)包去讀寫(xiě)其他設(shè)備，還有一個(gè)功能需要打開(kāi):Bus Master Enable,下圖1是PCIE協(xié)議對(duì)此功能的定義。

圖1

這個(gè)功能決定了Endpoint能否向遠(yuǎn)端設(shè)備發(fā)起讀寫(xiě)請(qǐng)求，只有使能了此功能，F(xiàn)PGA作為Endpoint時(shí),才能夠向遠(yuǎn)端設(shè)備成功發(fā)起讀寫(xiě)訪問(wèn)。Bus Master Enable在PCIE的配置空間命令寄存器04h中，此功能可以通過(guò)setpci指令打開(kāi)。

如何使用PCIE的RQ接口來(lái)產(chǎn)生讀寫(xiě)請(qǐng)求
在介紹如何控制端口信號(hào)產(chǎn)生讀寫(xiě)請(qǐng)求之前，需要先介紹下描述符（如下圖2所示），描述符類似與包頭的功能，描述符的大小是128bit，這個(gè)是固定的，其內(nèi)包含了地址類型、地址、請(qǐng)求類型、數(shù)字?jǐn)?shù)等字段，在傳輸時(shí)第一拍先傳輸?shù)氖敲枋龇?，傳完描述符之后才?huì)傳后面的數(shù)據(jù)，使用128bit或者大于128Bit數(shù)據(jù)端口的用戶對(duì)這一點(diǎn)可能沒(méi)有疑問(wèn)，但是使用64bit數(shù)據(jù)端口的用戶會(huì)可能會(huì)有疑問(wèn)，128bit的描述符，64bit的數(shù)據(jù)端口一拍傳不完，如果使用的是64bit的端口，描述符會(huì)傳兩拍，在傳輸?shù)那皟膳亩际敲枋龇?/p>

圖2

描述符的前兩個(gè)字段是address type，這個(gè)字段比較簡(jiǎn)單，其標(biāo)志了地址是否經(jīng)過(guò)了轉(zhuǎn)換，如果用戶要自己產(chǎn)生讀寫(xiě)請(qǐng)求可以把此字段設(shè)置為0，address就是用戶要訪問(wèn)的地址，在填寫(xiě)地址之前要確認(rèn)好此地址是否可讀寫(xiě)，避免讀到讀清寄存器。Dword Count表示的是描述符后跟的數(shù)據(jù)的Dword數(shù)，一般來(lái)講數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度都是雙字的整數(shù)倍，如果長(zhǎng)度不是雙字的整數(shù)倍，就需要使用firstbe，或者lastbe，這兩個(gè)被放在了tuser字段，下面的篇幅會(huì)對(duì)其進(jìn)行介紹。接下來(lái)是Request Type，Request Type字段的定義如下圖3所示：

圖3

根據(jù)所發(fā)送包的類型選擇相應(yīng)數(shù)字填充data字段即可，接下來(lái)說(shuō)一下Requester ID和Completer ID這兩個(gè)字段，如果用戶使用的是基于地址的方式對(duì)包進(jìn)行路由，這兩個(gè)字段的數(shù)值不需要特別關(guān)注，重點(diǎn)字段已介紹完，描述符其他字段的含義可參考Xilinx的PG343（Versal ACAP Integrated Block for PCI Express v1.0 LogiCORE IP Product Guide）。

本篇參考的是Xilinx的PG343，接下來(lái)會(huì)對(duì)Versal的 PCIE IP進(jìn)行介紹，以下提及的端口的data的bit數(shù)都是512bit，如果想了解其他bit位數(shù)據(jù)的接口如何使用，可以參考PG343，與512bit的數(shù)據(jù)端口區(qū)別不大。

產(chǎn)生讀寫(xiě)請(qǐng)求所使用的接口是PCIE IP的Requester Request Interface，接口的定義如下圖4所示：

圖4

之前的篇幅中提到的描述符就在s_axis_rq_tdata中傳輸，前128bit是描述符，后面跟的是數(shù)據(jù)，類似與tlast、tkeep和tready等字段，本篇blog不再進(jìn)行贅述，可以參照AMBA總線，或者上圖的描述，下面重點(diǎn)介紹s_axis_rq_tuser字段，手冊(cè)上稱其為邊帶信號(hào)，部分字段的定義如下圖5所示：

圖5

首先介紹下first_be和last_be,first_be指的是數(shù)據(jù)的第一個(gè)雙字中有幾個(gè)byte是有效的，一個(gè)雙字是4byte，所示只用4bit就可以識(shí)別出一個(gè)雙字中有效的byte數(shù)，在IP界面，把straddle模式打開(kāi)時(shí)，可以一拍傳輸兩個(gè)TLP，在512bit數(shù)據(jù)接口，其first_be字段的長(zhǎng)度為8bit，前4bit表示的是第一個(gè)TLP包中的第一個(gè)雙字中有效的byte，后4個(gè)bit表示的是第二個(gè)TLP包中的第一個(gè)雙字中有效的byte。is_sop的值表明了此拍的有或者沒(méi)有以及有幾個(gè)新的TLP，is_sop表明這一拍有沒(méi)有TLP結(jié)束或者有幾個(gè)TLP結(jié)束。
No straddle模式使用注意事項(xiàng)
在使用no straddle模式時(shí)，在發(fā)送1DW的memory write時(shí)，雖然上圖中說(shuō)的是在使用no straddle模式時(shí)，is_eop是可選的，但是在實(shí)際使用的時(shí)候，特別是有1DW的memory write或者有1DW為結(jié)尾的memory write，需要把is_eop的數(shù)值設(shè)置為1。下圖6是memory write的發(fā)包格式，在生成包時(shí)可以參考如下圖6格式：

圖6

下下面的兩張圖是發(fā)包的仿真圖，圖7為End point的Requester request接口的仿真圖，圖8為root port的Completer Request接口的仿真圖，整體的流程就是End point通過(guò)自己的Requester request接口把memory write TLP發(fā)送到root port的Completer Request接口。

先看Requester request接口所發(fā)送的包的rq_tuser字段，410000f中的f表示第一個(gè)TLP的firstbe全有效，10000表示此拍數(shù)據(jù)沒(méi)有第二個(gè)TLP且這一拍數(shù)據(jù)只有1DW，last_be全為0，10000中的1即為圖中的第四行2‘b01, //is SOP,表示這個(gè)一拍是一個(gè)TLP的開(kāi)始，4為圖中的2‘01 //is eop? 2’b00sop1 ptr兩行，表示此拍數(shù)據(jù)只有一個(gè)TLP，且此TLP在此拍結(jié)束。

接下來(lái)對(duì)Requester request接口所發(fā)送的包的rq_tdata進(jìn)行說(shuō)明，rq_tdata的前兩個(gè)bit表明了地址有沒(méi)有經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)的地址為BE7 1CBD 975D 4000,rq_tdata中的801表示此數(shù)據(jù)位memory寫(xiě)，且Dword count 為1.

圖7

接下來(lái)對(duì)RP的Completer Request接口接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，可以看到m_axis_cq_tdata與s_axis_rq_tdata的字段完全相同，m_axis_tuser中的firstbe為0F,lastbe為00，這一點(diǎn)與發(fā)送端的情況一致，End point此次發(fā)送的數(shù)據(jù)包被Root port成功接收。

圖8


審核編輯：湯梓紅