1.PCI设备驱动编写(一)
2.FPGA基于XDMA实现PCIE X4通信方案 提供工程源码和QT上位机程序和技术支持
3.FPGA XDMA 中断模式实现 PCIE3.0 测速试验 提供工程源码和QT上位机源码
4.Linux下PCI设备驱动开发详解(六)
5.基于XDMA 中断模式的源码 PCIE3.0 QT上位机与FPGA数据交互架构 提供工程源码和QT上位机源码
6.PCIelspci用法小结
PCI设备驱动编写(一)
编写PCIe驱动程序的关键步骤主要围绕模仿、匹配、源码启用设备、源码配置空间访问以及驱动程序的源码注册和注销。
模仿是源码开始编写PCIe驱动的基础。通过下载Linux内核源码,源码web项目例子源码找到相关PCIe驱动作为模板,源码你可以学习到如何构建自己的源码驱动。
在匹配PCI设备时,源码需了解厂商ID、源码子厂商ID、源码设备ID和子设备ID。源码这些ID能确保驱动与特定PCI设备正确匹配。源码在Linux中,源码使用设备树查找并加载适当的源码驱动程序,确保PCI设备被操作系统识别并使用。
启用设备的步骤在驱动程序的probe函数中完成。调用pci_enable_device函数唤醒设备,并分配中断线和I/O区域,确保设备在驱动程序中被正确启用,以便后续访问资源。
访问配置空间对驱动程序至关重要。配置空间是设备在系统中的映射位置,驱动程序通过读写配置空间来获取设备的详细信息。配置空间的访问方式依赖于CPU与PCI控制器的交互,Linux提供标准接口供驱动程序使用。
配置空间通过8位、位或位数据传输进行访问。Linux定义了相关函数原型,提供访问PCI设备配置空间的接口,驱动程序借此找到设备映射位置,与设备通信和控制。
在完成驱动程序的开发后,需要进行注册和注销。注册时,需将驱动程序添加到系统中;注销时,需从系统中移除驱动程序,确保资源的释放和系统的稳定性。
总结而言,编写PCIe驱动程序需要遵循模仿、匹配、启用、配置空间访问、注册和注销等步骤。通过理解这些关键点,并借助Linux内核源码作为模板,你将能够构建出功能完善的U盘系统源码PCIe驱动程序。
FPGA基于XDMA实现PCIE X4通信方案 提供工程源码和QT上位机程序和技术支持
探索Xilinx XDMA驱动下的PCIE X4通信:高效工程源码与上位机程序支持PCIE(PCI Express)作为高速接口的首选,它的串行连接和专用带宽优势让众多行业受益。本文聚焦于基于Xilinx FPGA的XDMA技术实现的PCIE X4通信方案,旨在简化设计过程,提供实用的工程源码和上位机QT程序,以及全方位的技术支持。
首先,XDMA方案巧妙地集成在Xilinx FPGA中,简化了驱动安装和上位机开发的复杂性。无需担心驱动的寻找和编程,我们已将安装驱动和预编译的QT上位机程序打包,一键式接入PCIE X4通信,让技术新手也能轻松上手。我们的设计重点在于实际应用,适用于医学、军事等高带宽需求的领域。 方案的核心由三部分组成:FPGA端的PCIe通信处理,驱动程序作为数据交换桥梁,以及上位机的实时测速工具。FPGA端负责构建通信架构和协议实现,驱动程序确保与上位机的无缝通信,而上位机则进行速度测试,验证通信性能。此外,设计中还考虑了外部时钟输入和DDR控制器,以支持读写速度测试的同步操作。 具体到Vivado工程,我们使用Xilinx xc7atfgg-2 FPGA,搭配Vivado .1开发环境,针对PCIE X4接口进行优化。工程构建完成后,资源消耗和功耗预估也一并提供,助你了解硬件性能。 驱动安装部分,我们提供详细的操作指南,包括进入测试模式、安装编译好的驱动,以及Windows系统下的驱动选择和安装。附带的驱动源码和测试程序可供深入研究。 QT测速上位机作为解决方案的亮点,附带源代码和预编执行版本,让你可以直接进行测速验证。我们还展示了测速软件的界面和实验结果,直观呈现通信性能。 最后,作为福利,广告平台模板源码我们提供完整的工程源码,由于文件较大,以网盘链接形式分发,方便下载和使用。只需关注我们的技术分享,你将获得一切所需资源,轻松实现高效PCIE X4通信设计。FPGA XDMA 中断模式实现 PCIE3.0 测速试验 提供工程源码和QT上位机源码
前言
PCIE(PCI Express)作为现今行业首选的高速接口标准,相较于PCI及早期总线结构,提供了专用连接,大幅提高了数据传输效率。本设计采用Xilinx的XDMA方案,构建基于Xilinx系列FPGA的PCIE3.0通信平台,通过XDMA的中断模式与QT上位机通讯。上位机通过软件中断实现与FPGA的数据交互,关键在于设计了一个xdma_inter.v中断模块,该模块与驱动配合处理中断,通过AXI-LITE接口,上位机读写xdma_inter.v寄存器实现数据传输。此外,通过AXI-BRAM演示了用户空间的读写访问测试。此方案仅适用于Xilinx系列FPGA,提供完整的工程源码和QT上位机源码,简化了驱动查找与软件开发步骤,使得PCIE应用更加便捷。本文详细描述了设计过程,提供完整的工程源码和技术支持。
我已有的PCIE方案
我的主页包含基于XDMA的PCIE通信专栏,涵盖轮询模式及RIFFA实现的数据交互与测速,以及应用级别图像采集传输方案,详情请参阅专栏地址。
PCIE理论
PCIE相关理论知识,如协议细节与工作原理,可自行查阅百度、CSDN或知乎等平台。使用XDMA后,对PCIE协议的理解需求降低。
总体设计思路和方案
总体设计思路围绕XDMA实现PCIE通信。XDMA作为高性能、可配置的SG模式DMA,适用于PCIE2.0和3.0,支持AXI4或AXI4-Stream接口,通常与DDR协同工作。设计中重点是编写xdma_inter.v中断模块,配合驱动处理中断,实现AXI-LITE接口,新版天王传奇源码上位机通过访问用户空间地址读写寄存器。同时,利用AXI-BRAM进行用户空间读写测试。
QT上位机及其源码
本方案使用VS + Qt 5..构建QT上位机,通过中断模式调用XDMA官方API,实现与FPGA的数据交互。提供的例程专注于读写测速功能,附带完整的QT上位机软件及源码。
vivado工程详解
开发板采用Xilinx-xcku-ffva-2-i型号,使用Vivado.2构建工程。配置PCIE3.0 X8接口,实现QT上位机的测速试验功能。综合后的代码架构展示了XDMA中断数量的设置,同时进行了FPGA资源消耗和功耗预估。
上板调试验证
开启上位机测速程序,通过QT软件进行PCIE速度测试。结果显示读写、单读、单写测试的性能表现。
福利:工程代码获取
由于代码体积过大,不便通过邮件发送,提供某度网盘链接方式获取完整工程代码。资料获取方式通过私信联系。
Linux下PCI设备驱动开发详解(六)
本章及其后续章节将深入探讨通过PCI Express总线实现CPU与FPGA之间数据通信的简单框架,并介绍Linux PCI内核态设备驱动(KMD)的实战开发。
该框架以开源界知名的RIFFA(可重用集成框架,用于FPGA加速器)为基础,这是一个针对FPGA加速器的可重用集成框架,同时也是一款第三方开源的PCIe框架。
该框架需要使用支持PCIe的工作站以及带有PCIe连接器的FPGA板卡。RIFFA支持Windows、Linux操作系统,以及altera和xilinx的FPGA,可以通过c/c++、python、matlab、java等编程语言实现数据的发送和接收。驱动程序可在Linux或Windows系统上运行,每个系统最多支持5个FPGA设备。
在用户端,存在独立的发送和接收端口,用户只需编写少量代码即可实现与FPGA IP内核的通信。
RIFFA使用直接存储器访问(DMA)传输和中断信号传输数据,从而在PCIe链路上实现高带宽,运行速率可达到PCIe链路的饱和点。
开源地址:github.com/KastnerRG/ri...
一、号卡商城源码Linux下PCI驱动结构
在《Linux下PCI设备驱动开发详解(四)》中,我们了解到,通常用模块方式编写PCI设备驱动,至少需要实现以下几个部分:初始化设备模块、设备打开模块、数据读写模块、中断处理模块、设备释放模块、设备卸载模块。通常的编写方式如下:
好的,带着这个框架,我们将进入RIFFA框架的driver源代码分析。
二、初始化设备模块
我们直接给出源代码:
OK,我们已经看到了几个关键词,驱动程序、字符设备、class、文件节点。在《Linux下PCI设备驱动开发详解(三)》中,我们知道总线、设备、驱动模型:
硬件拓扑描述Linux设备模型中四个重要概念:
三、probe探测硬件设备
这个fpga_probe函数非常重要和关键:
四、写操作
基本的读写操作通过ioctl来调用对应的driver驱动的实现。我们补充一下,ioctl是设备驱动程序中设备控制接口函数,一个字符设备驱动通常会实现设备打开、关闭、读、写等功能,在一些需要细分的情境下,如果需要扩展新的功能,通常以增设ioctl()命令的方式实现。
直接给出代码:
在处理ioctl_send的时候,我们发现实现用户数据拷贝到内核态之后,调用了chnl_send_wrapcheck,将api层打包过来的参数一一传递过去。
直接给出chnl_send_wrapcheck():
这段代码主要做了一些避免错误的判断,值得一提的就是通过自旋锁避免了多线程错误的判断,其实我们可以知道riffa架构支持多线程,之后调用了chnl_send。
将数据写入指定的FPGA通道。除非配置了非零超时,否则将阻塞,直到所有数据都发送到FPGA。如果超时不为零,则该函数将阻塞,直到发送所有数据或超时毫秒过去。来自bufp指针的用户数据将被发送,最多len字(每个字==位)。通道将被告知预期数据量和偏移量。如果last==1,则FPGA通道将在发送后将此事务识别为完成。如果last==0,则FPGA通道将需要额外的事务。
成功后,返回发送的字数。出错时,返回负值。
核心思想就是,初始化sg_maps,通过bar空间告知FPGA通道号、长度、大小等信息、使用通用buffer发送数据、更新sg_mapping,最后进入到while(1)的循环函数中。
while(1)大循环,只有当处理完Tx数据完成中断或出错时函数才会返回。在每一轮执行中,首先执行内嵌的小while,在小while中首先读取对应通道上的send消息队列,若返回值为0说明成功出队,小while运行一遍后就会执行下面的代码;若返回值为1说明队列可能是空的,也就是还没有中断到来,此时调用prepare_to_wait函数将本进程添加到等待队列里,然后执行schedule_timeout休眠该进程(有阻塞时间限制),此时在用户看来表现为ioctl函数阻塞等待,但中断还能在后台运行(中断也是一个进程)。
若此时驱动接收到一个该通道的Tx中断,那么在中断回调函数里将中断信息推入消息队列后就会唤醒chnl_send所在的进程。进程唤醒后调用finish_wait函数将本进程pop出等待队列并用signal_pending查看是否因信号而被唤醒,如果是需要返回给用户并让其再次重试。如果不是被信号唤醒,则再去读一下消息队列,此时会将消息类型存入msg_type,消息存入msg中,然后退出小while。
接下来进入一个switch语句,这个switch是根据msg_type消息类型选择处理动作的,即中断处理的下半部。
若执行Tx SG读完成中断,则消息类型发送EVENT_SG_BUF_READ,数据填0,其实是没用的数据。在这里如果剩余长度大于0或者剩余溢出值大于0时就会重新执行上一段讲述的过程,即从上一次分配的结尾处再分配SG缓冲区,并发送SG链表给FPGA等等,不过一般不会发送这种情况,除非分配页时的get_user_pages函数锁定物理页出现了问题,少分了页才会出现这样的现象。
然后FPGA就会按SG链表一个一个SG缓存块的进行流式DMA传输,传输完毕后FPGA发送一个Tx数据读完成中断,即EVENT_TXN_DONE消息类型。这里比较好处理,调用dma_unmap_sg取消内存空间的SGDMA映射,然后释放掉页。
五、读操作
读操作和写操作类似,不再详细描述。
函数chnl_recv用于将FPGA发送的数据读到缓冲区内。
首先调用宏DEFINE_WAIT初始化等待队列项;然后把传入的参数timeout换算成毫秒,这个时间是最长阻塞时间。
剩下的就是中断处理过程,等待读完成。
六、销毁/卸载设备
释放设备模块主要是负责释放对设备的控制权,释放占用的内存和中断等,所做的事情正好和打开设备模块相反。
本文详细介绍了RIFFA框架的驱动模块,涉及的内容非常多,包括内核页面、中断处理等。
一个驱动的框架主要包括:初始化设备模块、设备打开模块、数据读写模块、中断处理模块、设备释放模块、设备卸载模块。
七、未完待续
《Linux下PCI设备驱动开发详解(七)》将详细分析RIFFA的环形通信队列,最大的好处就是不需要对后续的队列内容进行搬移,可以后续由入队(写入)覆盖。
八、参考资料
blog.csdn.net/mcupro/...
zhuanlan.zhihu.com/p/...
基于XDMA 中断模式的 PCIE3.0 QT上位机与FPGA数据交互架构 提供工程源码和QT上位机源码
基于XDMA中断模式的PCIE3.0数据交互架构中,QT上位机与FPGA之间的高效协作提供了工程源码和QT上位机源码,旨在实现高速、稳定的图像传输和处理。
设计的核心是利用XDMA的中断功能,将QT上位机捕获的屏幕图像通过PCIE3.0总线传输至FPGA,FPGA的XDMA负责接收和缓存数据,然后通过AXI-GPIO生成中断,通知FDMA进行数据处理。处理后的数据再写回DDR4并发送回上位机,整个过程通过Xilinx官方提供的XDMA IP核实现,简化了PCIE协议的复杂性。
该架构支持Xilinx系列FPGA,包括驱动安装和上位机源代码,旨在简化开发过程,让使用者能快速上手PCIE接口。适用于学生和工程师在医疗、军工等领域的高速接口项目。工程源码和技术支持可通过文章末尾获取,包括详细的Vivado工程和QT上位机的VS开发环境设置。
如果你想在X8架构基础上进行扩展或了解轮询和中断模式的PCIE方案,可以访问作者主页的相关专栏。整体设计思路从图像生成、传输、处理,到VGA输出和上位机操作,都已详尽描述并提供了实际运行的代码和工程实例。
PCIelspci用法小结
ls pci工具用于展示系统中的所有PCI总线设备或连接到该总线上的所有设备。要使用ls pci进行源码编译,需要先下载代码:
1:进入tools文件夹并创建lspci文件夹,随后切换至lspci文件夹。
cd tools/; mkdir lspci; cd lspci;
通过git命令从指定仓库克隆代码,例如:
git clone git:// git.kernel.org/pub/scm/...
完成代码下载后,进入pciutils文件夹并编译:
2:cd pciutils/;make
编译完成后的lspci工具可以进行版本检测,例如:
3: $ ./lspci --version
输出版本信息,如3..0。
更多详细信息可查阅相关教程,如马昌伟博客园的文章。
FPGA纯verilog实现RIFFA的PCIE测速实验,提供工程源码和QT上位机
本文详细介绍了如何使用FPGA纯verilog实现RIFFA的PCIE测速实验,并提供了完整的工程源码和QT上位机技术。本文旨在帮助在校学生、研究生、在职工程师等开发者深入理解PCIE通信,并将其应用于医疗、军工等行业的数字成像和图像传输领域。
在设计中,我们使用了Xilinx的PCIE IP作为桥接工具,实现了PCIE和电脑主机之间的简单通信。在电脑端运行测试的QT上位机显示了收发速率,工程代码经过编译后在FPGA板上调试验证,确保了实验的可行性。
对于希望深入理解PCIE通信的开发者,本文提供了详细的RIFFA理论基础,以及针对不同需求的vivado工程详解。我们修改了之前的工程,取消了自定义IP封装,调整了位宽、通道和链路速度,以适应PCIEX2的板子,并将开发环境调整回Vivado.1,以确保兼容性。
在上板调试验证阶段,我们通过设备管理器检查PCIE设备状态,并使用PCEI测速助手进行测速。QT上位机提供了直观的测速界面,通过发送和接收数据计算读写速度,并显示在仪表盘上。
对于有需要的开发者,本文提供了一个完整的工程代码包,可以通过链接下载。此代码包已压缩,方便下载和使用。
浅度剖析 SeaBIOS 基础组件之 PCI 枚举
欢迎关注我的公众号:窗有老梅
本文是一篇关于《QEMU/KVM 源码解析与应用》系列读书笔记的番外篇,深入浅出地分析了 SeaBIOS 中 PCI 枚举的实现,并探讨了 PCI 体系下的几个有趣细节。以下内容将引导您了解 PCIe 总线基本架构、SeaBIOS PCI 枚举的实现、以及探讨设备如何得知自己的 bus、device 和 function 号,最后讨论一条总线上最多能挂载的设备数量。
在 PCIe 总线的基本架构中,图1展示了一个直观的总线结构图。理解 PCIe 总线中的 bridge 概念对于深入学习 PCI 架构至关重要,尽管关于 bridge 在 PCI 和 PCIe 下的不同含义,文中并未详细区分。
SeaBIOS 枚举 PCI 的基本流程如下:遍历一条 bus 上的所有 device,以实现系统对硬件设备的全面识别与管理。这一过程对于理解 BIOS 如何与硬件交互具有重要意义。
接下来,本文将深入探讨 PCI 枚举代码背后的一些有趣细节。首先,设备是如何知道自己的 bus 号的。设备的标识 BDF(bus device function)需要通过主机桥在 PCI 总线扫描时分配给设备,此过程基于 DFS(深度优先搜索)策略。当访问到一个 bridge 时,主机桥会为其分配 primary 和 secondary bus number,subordinate bus number 则在 DFS 回溯到当前层时得知。设备在收到的配置报文中包含 bus 和 device 号,此时设备将其记录到寄存器中,类似于当有人敲门告诉你所在的门牌号,你便能知道自己所处的位置。
其次,设备如何得知自己的 device 号。设备的 device 号在与主机桥的交互过程中被确定,实际上,这是基于地址译码电路将 AD[:] 转换成片选信号,实现设备选择。PCI 总线推荐使用 AD[:] 进行地址译码,通过固化的映射关系,每种设备对应唯一的片选信号,从而确定设备号。
设备如何知道自己的 function 号?对于单 function 设备,function 号默认为 0。而对于多 function 设备或支持虚拟 function 的设备,function 号由设备内部管理,无需通过总线枚举确定。
一条总线上能挂载的设备数量受到多种因素限制。理论上,设备的 BDF 寄存器宽度允许最多 个设备。然而,实际限制还包括物理地址译码电路、负载能力,以及内存管理单元(MMU)对地址空间的支持。例如,AD[:] 的输入限制最多只能输出 路片选信号,实际的译码电路输入通常减少到 AD[:],进一步限制到 路。PCI 总线负载能力也限制了最多能挂接 个负载。
通过本文的深入探讨,您可以对 PCI 架构及其在 SeaBIOS 中的应用有更全面的理解,同时对设备识别和硬件交互过程有更深的洞察。