Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA IP
介绍
基于PCI Express Integrated Block,Multi-Channel PCIe QDMA Subsystem实现了使用DMA地址队列的独立多通道、高性能Continous或Scather Gather DMA,提供FIFO/AXI4-Stream用户接口。
基于PCI Express Integrated Block,Multi-Channel PCIe RDMA Subsystem实现了使用DMA Ring缓冲的独立多通道、高性能/超低延时/超低抖动Continous Ring DMA,提供FIFO/AXI4-Stream用户接口。
特性
支持Ultrascale+,Ultrascale,7 Series的PCI Express Integrated Block
支持64,128,256,512-bit数据路径
64-bit源地址,目的地址,和描述符地址
多达8个独立的host-to-card(H2C/Read)数据通道或H2C DMA
多达8个独立的card-to-host(C2H/Write)数据通道或C2H DMA
AXI4-Stream/FIFO用户接口(每个通道都有自己的AXI4-Stream/FIFO接口)
每个DMA引擎支持DMA地址队列,队列深度可达32
每个DMA引擎支持DMA Ring缓冲,Ring缓冲深度和个数可配置
RDMA的超低延时和超低抖动性
H2C DMA支持视频显示定时时序输入控制
AXI4-Lite Master接口允许PCIe通信绕过DMA引擎
Scather Gather描述符列表支持无限列表大小
每个描述符的最大传输长度为4GB
MSI中断
连续描述符的块获取
中断或查询模式
应用
本内核体系结构支持广泛的计算和通信目标程序应用,强调性能、成本、可扩展性、功能可扩展性和关键任务可靠性。典型应用包括:
●数据通信网络
●电信网络
●宽带有线和无线应用
●网络接口卡
●用于各种应用程序的服务器add-in card
典型应用如下图所示:
图 1 Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem典型应用:8通道视频采集和视频显示
概述
Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem作为一个高性能DMA数据搬移器,内核通过AXI4-Stream/FIFO接口直接连接RTL逻辑。使用提供的字符驱动程序,AXI4-Stream/FIFO接口可用于PCIe地址空间和AXI地址空间之间的高性能数据搬移。除了基本的DMA功能,DMA支持多达8个独立的upstream和downstream通道,每个通道支持深度为32的DMA地址队列,以及深度和个数可配置的DMA Ring缓冲,另外还允许PCIe通信绕过DMA引擎。
图 2 Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem概述
特性概要
基于描述符提供的信息:源地址,目的地址和传输数据长度,Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem实现Host存储器和PCIe DMA子系统之间的数据搬移。这些DMA可以同时是Host to Card(H2C)和Card to Host(C2H)传输。每个DMA通道对应各自的AX4-Stream/FIFO接口,DMA从Host存储器获取并解析描述符链表,基于描述符链表信息完成自己通道的数据传输,然后使用MSI中断发出描述符完成或错误的信令。内核也提供多达16个输出到Host的用户中断信号。
主机可以通过以下2个接口访问用户逻辑:
AXI4-Lite Master配置接口:这个接口是一个固定的32-bit端口,用于对性能要求不高的用户配置和状态寄存器的访问
User Register:这个接口是多个32-bit向量信号和1-bit信号,这些信号来自对应DMA通道数据搬移过程中产生的控制或状态信号
结合Integrated Block for PCI Express IP,Multi-Channel PCIe QDMA&RDMA Subsystem为PCIe提供了一个高性能的DMA解决方案。
性能
Endpoint配置参数:Max Payload Size=256-byte,Max Read Request Size=512-byte
8-Channel PCIe-SGQDMA Subsystem,DMA Transfer Length = 4MB
表1 PCIe 3.0 x16 C2H DMA速率
DMA0 | DMA1 | DMA2 | DMA3 | DMA4 | DMA5 | DMA6 | DMA7 | |
速率 | 1690MB/s | 1690MB/s | 1690MB/s | 1690MB/s | 1690MB/s | 1690MB/s | 1690MB/s | 1690MB/s |
表2 PCIe 3.0 x16 H2C DMA速率
DMA0 | DMA1 | DMA2 | DMA3 | DMA4 | DMA5 | DMA6 | DMA7 | |
速率 | 1700MB/s | 1700MB/s | 1700MB/s | 1700MB/s | 1700MB/s | 1700MB/s | 1700MB/s | 1700MB/s |
表3 PCIe 3.0 x8 C2H DMA速率
DMA0 | DMA1 | DMA2 | DMA3 | DMA4 | DMA5 | DMA6 | DMA7 | |
速率 | 890MB/s | 890MB/s | 890MB/s | 890MB/s | 890MB/s | 890MB/s | 890MB/s | 890MB/s |
表4 PCIe 3.0 x8 H2C DMA速率
DMA0 | DMA1 | DMA2 | DMA3 | DMA4 | DMA5 | DMA6 | DMA7 | |
速率 | 890MB/s | 890MB/s | 890MB/s | 890MB/s | 890MB/s | 890MB/s | 890MB/s | 890MB/s |
表5 PCIe 3.0 x4 C2H DMA速率
DMA0 | DMA1 | DMA2 | DMA3 | DMA4 | DMA5 | DMA6 | DMA7 | |
速率 | 440MB/s | 440MB/s | 440MB/s | 440MB/s | 440MB/s | 440MB/s | 440MB/s | 440MB/s |
表6 PCIe 3.0 x4 H2C DMA速率
DMA0 | DMA1 | DMA2 | DMA3 | DMA4 | DMA5 | DMA6 | DMA7 | |
速率 | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s |
表7 PCIe 2.0 x8 C2H DMA速率
DMA0 | DMA1 | DMA2 | DMA3 | DMA4 | DMA5 | DMA6 | DMA7 | |
速率 | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s |
表8 PCIe 2.0 x8 H2C DMA速率
DMA0 | DMA1 | DMA2 | DMA3 | DMA4 | DMA5 | DMA6 | DMA7 | |
速率 | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s | 445MB/s |
表9 PCIe 2.0 x4 C2H DMA速率
DMA0 | DMA1 | DMA2 | DMA3 | DMA4 | DMA5 | DMA6 | DMA7 | |
速率 | 220MB/s | 220MB/s | 220MB/s | 220MB/s | 220MB/s | 220MB/s | 220MB/s | 220MB/s |
表10 PCIe 2.0 x4 H2C DMA速率
DMA0 | DMA1 | DMA2 | DMA3 | DMA4 | DMA5 | DMA6 | DMA7 | |
速率 | 225MB/s | 225MB/s | 225MB/s | 225MB/s | 225MB/s | 225MB/s | 225MB/s | 225MB/s |
资源
8-Channel PCIe-SGQDMA Subsystem
表11 PCIe 3.0 x16 DMA Subsystem资源
LUTs | FFs | BRAMs | PCIe | |
资源 | 46985 | 101938 | 150 | 1 |
表12 PCIe 3.0 x8 DMA Subsystem资源
LUTs | FFs | BRAMs | PCIe | |
资源 | 26647 | 51071 | 84 | 1 |
表13 PCIe 3.0 x4 DMA Subsystem资源
LUTs | FFs | BRAMs | PCIe | |
资源 | 17671 | 35598 | 44 | 1 |
表14 PCIe 2.0 x8 DMA Subsystem资源
LUTs | FFs | BRAMs | PCIe | |
资源 | 25301 | 36973 | 66 | 1 |
表15 PCIe 2.0 x4 DMA Subsystem资源
LUTs | FFs | BRAMs | PCIe | |
资源 | 19807 | 29320 | 98 | 1 |
1-Channel PCIe-CQDMA Subsystem
表16 PCIe 3.0 x8 DMA Subsystem资源
LUTs | FFs | BRAMs | PCIe | |
资源 | 8122 | 19331 | 8 | 1 |
表17 PCIe 2.0 x8 DMA Subsystem资源
LUTs | FFs | BRAMs | PCIe | |
资源 | 7911 | 11771 | 6 | 1 |
表18 PCIe 2.0 x4 DMA Subsystem资源
LUTs | FFs | BRAMs | PCIe | |
资源 | 4747 | 6479 | 21 | 1 |
交付清单
可交付资料:
1.详细的用户手册
2.设计文件:源代码或网表
3.时序约束
4.测试或Demo工程
5.技术支持:邮件,电话,现场,培训服务
审核编辑 黄宇
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