使用XDMA测试FPGA与PC通信的过程

Xilinx的Vivado中，有三种方式可以实现PCIE功能，分别为：

1.调用7 Series Integrated Block for PCI Express IP核，这是最基础的PCIE IP核，使用起来较复杂。

2.调用AXI Memory Mapped To PCI Express IP核，对7 Series Integrated Block for PCI Express进一步封装，可以使用Example Design直接运行；但需要添加DMA IP核实现DMA数据传输。

3.调用DMA/Bridge Subsystem for PCI Express (PCIe) IP核，别名XDMA，对PCIE和DMA一起进行了封装，也可以直接使用Example Design直接运行。

本系列由浅入深，逐步探讨学习PCIE在FPGA上的使用，涉及FPGA，Verilog，Systemverilog，时序约束，PCIE协议等内容。

本文介绍XDMA IP核的使用，首先使用XDMA搭建好测试环境，使用Xilinx的官方程序测试PCIE。

首先，在IP Catalog找到XDMA，使用简化设置

图1 PCIE通道设置

通道数选择4，AXI数据位宽选择128位，DMA Interface选择AXI Memory Mapped，PCIE参考时钟100MHz，AXI时钟125MHz。

图2 PCIE BAR

设置PCIE的BAR空间，勾中PCIe to AXI-Lite Master Interface，选择Size，然后一路默认生成好IP核。

IP核生成完成后，右键选择Open IP Example Design，进入Example Design项目。在xdc中约束PCIE的参考时钟和复位引脚的管脚和IO电平后，点击Generate Bitstream，等待bit文件生成。

解压xdma_driver_win_installers_x64_2018_2.zip，选择对应的Win版本的XDMADriverInstaller.msi安装。过程中可能会提醒驱动没有正确的数字签名，是否安装，点击是。

由于驱动没有有效的签名，所以windows7下需要使用禁用驱动强制签名的方式驱动才能生效，具体如何操作请百度。

等待bit文件下载进FPGA后，重启电脑进入禁用驱动强制签名模式，可以查看设备管理器，是否存在一个叫“Xilinx Device”的硬件存在；或者使用xdma_info.exe检查是否存在XDMA设备，exe在xdma_driver_win_bin_x64_2018_2.zip的bin文件里（在CMD运行xdma_info.exe）。

设备找好之后，可以进行各种测试工作了。这里需要使用一系列的exe去测试，具体有xdma_test.exe和simple_dma.exe。

xdma_rw.exe可以单独测试PCIE的读写功能，具体操作指令查看Xilinx_Answer_65444_Windows.pdf，通过读写可以测试DMA Bypass模式。

可以在图1的XDMA IP核中设置DMA Interface Option为AXI Stream，然后使用streaming_data.exe测试XDMA的stream模式，更多用法参考Xilinx_Answer_65444_Windows.pdf。

PCIE IP核所做的工作主要有两点，一个是将TLP包转换成AXI协议；另一个是支持DMA操作。那么AXI协议就不得不谈到了，AXI协议的具体内容将在后续谈到。

有一个疑惑的问题，XDMA的Example Design里，出现了时序不满足，这没有影响最终PCIE的功能，所以这里为什么会出现时序不满足，以及时序不满足对FPGA最终电路的影响。

图3 时序不满足截图