作者 ：East FPGA那點事兒
1.PCIe的DMA介紹
在PCIe中需要使用DMA的項目，一定要先看XAPP1052，里面包含一個DMA的參考設計，對初學者有極大的幫助。
XAPP1052中包含FPGA源代碼和驅動程序源代碼，其中FPGA源代碼最主要的文件為：
1、《TX_ENGINE.v》：是產生TLP包的邏輯，包含讀TLP請求用於DMA讀；寫TLP請求用於DMA寫；CPLD用於BAR空間讀。
2、《RX_ENGINE.v》：是解析TLP包的邏輯，包含讀TLP解析用於BAR空間讀、寫TLP解析用於BAR空間寫、CPLD解析用於DMA讀。
DMA分為讀和寫種操作，兩種操作在細節上不同。
這里先簡單介紹一下DMA讀過程：
1、驅動程序向操作系統申請一片物理連續的內存;
2、主機向該地址寫入數據；
3、主機將這個內存的物理地址告訴FPGA；
4、FPGA向主機發起讀TLP請求—連續發出多個讀請求；
5、主機向FPGA返回CPLD包—連續返回多個CPLD；
6、FPGA取出CPLD包中的有效數據；
7、FPGA發送完數據后通過中斷等形式通知主機DMA完成；
DMA寫過程如下：
1、驅動程序向操作系統申請一片物理連續的內存；
2、主機將這個內存的物理地址告訴FPGA；
3、FPGA向主機發起寫TLP請求，並將數據放入TLP包中—連續發出多個寫請求；
4、FPGA發送完數據后通過中斷等形式通知主機DMA完成；
5、主機從內存中獲取數據；
如果是參考XAPP1052，一定要注意幾點：
1.1連續內存
申請的內存一定要物理連續。DMA是直接對物理內存—也就是實際的內存條進行讀寫操作，必須為物理連續的內存；而應用程序和驅動程序一般只能申請到邏輯上連續的內存，在物理上不一定連續。XAPP1052中可以看到申請內存上的一些特殊處理，目的就是獲取物理連續的內存，可獲取4KB的物理連續內存。但是XAPP1052在內存處理上也存在一些問題，實驗尚可，應用則不行。如何獲取內存的物理地址在XAPP1052中已經有示范，可直接參考。
1.2將地址告訴FPGA
XAPP1052是在BAR空間開辟了一段專用地址存放DMA讀地址、DMA寫地址、DMA長度、TLP包大小等參數，可直接參考。
1.3寫TLP請求
DMA寫的操作相對簡單，只需要FPGA單向發起寫TLP操作即可完成，至於有沒有真正寫入內存一般不需要FPGA關心；而驅動程序需要等待一定時間讓數據正真寫入內存—中斷處理的時間已經足夠讓數據寫入內存，所以也不必特別關心。
發起寫TLP請求可以連續發送，但是注意《TX_ENGINE.v》中要處理讀TLP請求、寫TLP請求和CPLD，所以有時會遇到三種請求競爭的情況。如果想要提高DMA的效率可以重新設定三種請求的優先級。
1.4讀TLP請求
DMA讀的操作相對復雜，需要FPGA向主機發出讀請求，主機再返回數據。FPGA控制邏輯必須計算發起了多少個讀TLP請求，再計算收到的數據是否足夠。
一般來說FPGA可以一次發送所有的讀請求，然后按照順序接收數據即可。但是某些主板並不一定是按照請求的順序返回數據的情況，可能后發出的請求先返回數據，屬於主機亂序執行的現象。要么FPGA一次只發一個讀請求，等數據收到了再發現一個讀請求—但是效率就對不起了；要么對亂序情況進行特殊處理，XAPP1052還沒有解決該問題。
1.5特殊參數
TLP包中有很多參數，例如：TC、ATTR等等，如果不了解的話，千萬不要隨意修改，與參考設計保持一致即可，否則很容易導致藍屏。
1.6 DMA通道
XAPP1052中只實現了一個DMA讀通道和一個DMA寫通道。對於很多應用，例如兩路視頻采集，需要兩路DMA寫通道：要么把兩路數據按照一定的格式整合為一個流；要么實現兩路DMA寫通道，XAPP1052不能直接實現。
1.7數據流量
XAPP1052整個方案的效率並不高，數據流量非常有限。數據量較少時倒是夠用，數據量大了會發現CPU使用率非常高，占用一個CPU核心，但是還會丟數據。主要原因是XAPP1052一次DMA的總長度為4KB，每一次DMA完成必須以中斷形式通知驅動程序，驅動程序再配置下一次DMA。從FPGA角度來說，已經做到“盡力”了，但是數據量一大CPU不停的進入中斷，時間全部浪費在處理中斷上了，而且CPU使用率非常高。
以上問題怎樣解決下回分解！
轉載自：http://xilinx.eetrend.com/blog/9829