嵌入式Linux下Xilinx FPGA PCIE接口移植与测试详解

"本文介绍了在基于ARM64架构的嵌入式Linux系统中，如何对Xilinx FPGA的PCI-E接口进行移植和测试。内容包括利用lspci和devmem2工具测试PCIE的BAR空间，以及Xilinx XDMA驱动的移植与测试流程。实测环境中采用的是FT2000 4核芯片，使用arm-gcc交叉编译器进行编译工作。" 在嵌入式Linux系统中，与Xilinx FPGA交互并测试PCI-E接口是关键步骤，特别是对于需要高性能数据传输的应用。本文首先讲解了基于寄存器的直接BAR空间访问模式，这种方法只需要实现基本的PCI-E驱动，结合内存管理工具就能进行测试。 1. PCIE寄存器访问FPGA测试 - 使用`lspci -x`命令可以查看到PCIE设备的信息，识别出Xilinx FPGA的PCI-E设备。 - PCI-E配置空间包含设备的各种信息，如BAR（基址寄存器）等，这些信息可以用来确定设备的内存映射区域。 - BAR0和BAR1的地址可以通过配置空间的特定偏移量获取，例如在本文中的0x5A010000和0x5A000000。 - FPGA中的BAR0通常配置为寄存器，可以通过`devmem2`工具直接读写，而BAR1可能配置为XDMA，用于高速数据传输。 - 通过`devmem2`工具访问BAR0的不同地址偏移，验证了CPU与FPGA之间通过PCI-E的寄存器访问是正常的。 2. PCI-E XDMA访问FPGA测试 - XDMA驱动是Xilinx提供的，用于支持基于PCI-E的设备间高速数据传输，尤其是对于需要大量数据交换的应用至关重要。 - 移植XDMA驱动涉及到源码的编译和配置，通常需要交叉编译器如arm-gcc来适应目标硬件平台。 - 测试XDMA功能通常会涉及编写或者使用现成的测试程序，检查数据传输的正确性和性能。 - 未给出这部分内容的详细步骤，但可以推断，测试过程会包括初始化XDMA引擎，设置传输参数，然后通过 DMA 进行数据传输并验证其完整性。 整个过程涉及到的知识点包括： - PCI-E协议：理解配置空间、BAR寄存器、中断向量等概念。 - Xilinx FPGA的PCI-E接口配置：如何在硬件层面配置BAR空间和选择访问模式。 - Linux驱动开发：编写或移植驱动程序以支持PCI-E设备，尤其是XDMA驱动。 - ARM64架构：针对这种架构进行软件开发和优化。 - 交叉编译：使用arm-gcc等工具为非宿主机平台编译代码。 - 嵌入式Linux系统：如何构建和管理根文件系统，以及选择合适的启动方式（如NFS、RAMDisk或ext4）。 - 测试工具使用：如`lspci`和`devmem2`的命令行操作。 - 性能评估：测试完成后，评估PCI-E接口的数据传输速度和稳定性。 这个过程不仅涵盖了硬件接口的调试，还包括了软件驱动的开发和系统集成，对于嵌入式系统开发者来说，是深入理解硬件和软件交互的一个典型实例。