08 FPGA DMA 读写案例

1 案例简介

案例功能描述：ARM端利用PCIe总线对FPGA的DRAM执行读写操作。应用程序通过ioctl函数触发DMA数据传输后，将等待驱动程序发出的input事件作为响应。应用程序接收到该事件时，表示DMA数据传输已经结束。

2 测试程序执行流程

ARM端

1.将数据写至 dma_memcpy 驱动申请的连续内存空间（位于 DDR）。配置 DMA，如源地址、目标地址、传输的数据大小等；

2.写操作：通过 ioctl 函数启动 DMA，通过 PCIe 总线将数据搬运至 FPGA DRAM；程序接收驱动上报 input 事件后，将通过 ioctl 函数获取 DMA 搬运数据耗时，并计算DMA写速率；

3.读操作：通过 ioctl 函数启动 DMA，通过 PCIe 总线将 FPGA DRAM 中的数据搬运至dma_memcpy 驱动申请的连续内存空间（位于 DDR）；程序接收驱动上报 input 事件后，将数据从内核空间读取至用户空间，然后校验数据，同时通过 ioctl 函数获取 DMA 搬运数据耗时，并计算 DMA 读速率。

FPGA端

1.实现 PCIe Endpoint 功能；

2.处理 PCIe RC 端发起的 PCIe BAR0 空间读写事务；

3.将 PCIe BAR0 读写数据缓存至 FPGA DRAM 中。

3 操作流程

打开终端，将本案例 bin 目录下（05-开发资料\软件开发资料\linux_demo\smdt_fpga_dma_memcpy_demo\bin）的可执行程序 smdt_dma_memcpy_demo 拷贝至开发板文件系统 （源码可以在 src 路径下查看）。

#修改 Linux 内核日志的显示级别，内核的日志级别被设置为只显示紧急或更高级别的消息
echo 1 4 1 7 > /proc/sys/kernel/printk

在终端执行如下指令，切换到 smdt_dma_memcpy_demo 可执行程序所在目录

#切换到 smdt_dma_memcpy_demo 可执行程序所在目录
cd ‘可执行文件所在目录’

#查看 smdt_dma_memcpy_demo 是否在该目录下
ls

若可执行文件 smdt_dma_memcpy_demo 在当前目录下，则修改可执行文件的权限

#修改文件权限
chmod 777 smdt_dma_memcpy_demo 

#查询是否修改成功
ls -ld smdt_dma_memcpy_demo

查询确认文件修改权限成功后，执行 ./smdt_dma_memcpy_demo -h 可以查看该程序的帮助信息

#查看帮助信息
./smdt_dma_memcpy_demo  -h
#-a：设置 PCIe 地址；
#-s：设置传输数据大小（单位：Byte）；
#-c：设置循环读写次数；
#-d：设置输入设备；
#-v：显示版本信息；
#-h：显示帮助内容。

执行结果如下图：

FPGA_DMA_3

执行以下命令，查看 PCIe BAR 空间地址。从下图可见，PCIe BAR 空间映射至 0xf0200000 地址，大小为 64KByte，并查看 PCIe 设备连接状态。

lspci -s 0002:21:00.0 -vv
FPGA_DMA_1

执行以下命令，使能 PCIe 设备。

echo 1 > /sys/class/pci_bus/0002\:21/device/0002\:21\:00.0/enable

应用程序通过ioctl函数发送命令开启 DMA 传输数据后，等待驱动上报 input 事件；当应用层接收到 input事件，说明 DMA 传输数据完成。执行以下指令以查看input输入事件接口。如图所示，input事件接口为/dev/input/event0。

evetest
FPGA_DMA_4

执行以下指令，将随机生成的数据写入FPGA的DRAM，随后从FPGA的DRAM中读取数据。测试结束后，通过/dev/input/event0接收事件通知，输出测试结果，其中包括平均读写时间、平均传输速率以及读写错误数量等统计信息。执行结果如下图。

./dma_memcpy_demo -a 0xf0200000 -s 65536 -c 100 -d /dev/input/event6
#这里的event0根据evetest查询到的结果更改。
FPGA_DMA_3