Xilinx AXI Central Direct Memory Access (CDMA)手冊筆記

官方手冊地址：https://china.xilinx.com/support/documentation/ip_documentation/axi_cdma/v4_1/pg034-axi-cdma.pdf
筆記主要是記錄手冊中比較有用的，具體詳細的還是得去細看手冊！！！

聲明：所有文章屬於個人在工作中所記下和蒐集的筆記，不得轉載

1. CDMA：Central Direct Memory Access，IP核內部框架如下：
   從框架圖可以看出：
   S_AXI-Lite接口用來配置CDMA內部的寄存器，M_AXI接口用來搬運數據，M_AXI_SG接口一般與Bram連接，用來存儲描述符。cdma_introut表示中斷輸出，一般用於DMA傳輸完成標誌。
   s_axi_lite_aclk時鐘應該小於等於m_axi_aclk。
   s_axi_lite_aresetn低電平復位，復位應該至少保持16個時鐘週期內核纔會對復位生效，且必須與s_axi_lite_aclk時鐘同步。
   

2. 寄存器地址採用小端模式，地址的[1:0]必須爲0。地址空間偏移量與C_BASEADDR分配有關，寄存器配置通過S_AXI_LITE接口控制
   重點關注的幾個地址：
   0x00：CDMA控制寄存器，bit[2]：復位bit位，bit[3]：SGMod，bit[6]：BD循環使能開關，bit[12]：DMA完成產生中斷標誌
   0x04：CDMA狀態寄存器，bit[1]：Idle，1表示Idle，0表示Not Idle
   0x08：當前描述符指針，[31:6]R/W，[5:0]Reserved，SG模式下可用，CDMACR.IDLE = 1時寫入，寫入此字段的
   描述符地址必須對齊到64字節邊界(8個64bit),示例是0x00,0x40,0x80
   0x10：末尾描述符指針，[31:6]R/W，[5:0]Reserved，SG模式下可用，CDMACR.IDLE = 1時寫入，寫入該寄存器會啓動SG模式DMA傳輸
   0x18：取數的源地址，[31:0]R/W，Simple模式下可用，CDMACR.IDLE = 1時寫入
   0x20：送往目的地的地址，[31:0]R/W，Simple模式下可用，CDMACR.IDLE = 1時寫入
   0x28：要轉移的字節數，[25:0]R/W，[31:26]Reserved，Simple模式下可用，CDMACR.IDLE = 1時寫入，寫入BTT寄存器會啓動Simple模式DMA傳輸，不允許值爲零（0），會導致DMA內部錯誤
   
   

3. Simple DMA 模式操作步驟：
   在此模式下， CDMA執行一個編程的DMA命令後停止。需要外部AXI4主機爲每個所需的DMA操作設置CDMA寄存器。
   以下步驟描述瞭如何在簡單操作模式下建立和啓動CDMA傳輸。
   a). 驗證CDMASR.IDLE = 1。
   b). 將CDMACR.IOC_IrqEn bit[12]位編程爲傳輸完成時產生中斷所需的狀態。還可以設置錯誤中斷啓用（CDMACR.ERR_IrqEn）。
   c). 將傳輸源地址寫入源地址（SA）寄存器, 該源地址的傳輸數據必須有效並準備好傳輸。如果地址空間大於32位，還得寫SA_MSB寄存器。
   d). 將傳輸目標地址寫入（DA）寄存器。如果地址空間大於32位，則還要寫入DA_MSB寄存器。
   e). 寫入要傳輸的字節數。一次傳輸最多可以指定8,388,607（8M）個字節（使用DataMover Lite除外），寫入BTT寄存器開始數據傳輸。
   f). 輪詢CDMASR.IDLE位進行斷言（CDMASR.IDLE = 1）或等待CDMA產生輸出中斷（假設CDMACR.IOC_IrqEn = 1） 。
   g). 如果基於中斷，則確定中斷源（傳輸完成或發生錯誤）。
   h). 通過向DMASR.IOC_Irq位寫入1來清除CDMASR.IOC_Irq位。
   i). 準備另一次傳輸，回到第1步。

4. Scatter Gather Mode操作步驟：

SG DMA模式由AXI CDMA SG接口訪問相關指令，該指令列表被組織成傳輸描述符鏈。每個描述符都有一個指向要處理的下一個順序描述符的地址指針。鏈中的最後一個描述符通常指向鏈中的第一個描述符，但也不是必需的。
a). 寫一個有效指針到通道CURDESC_PNTR寄存器（偏移量0x08），如果選擇的地址空間大於32，則寫入CURDESC_PNTR_MSB以指定
當前描述符指針的高位。
b). 如果有需要得話將控制信息寫入通道CDMACR寄存器（偏移量0x00）以設置中斷使能和鍵孔功能。
c). 寫一個有效指針到通道TAILDESC_PNTR寄存器（偏移量0x10），將啓動通道數據提取和處理描述符。如果選擇的地址空間大於32，則寫入TAILDESC_PNTR_MSB指定當前的高位描述符指針。
d). CDMA數據搬移操作繼續，直到處理 TAILDESC_PNTR 處的描述符，然後引擎才空閒，此時CDMASR.Idle = 1。

5. 循環CDMA模式
   通過對BD鏈設置進行一些更改，可以在循環模式下運行AXI CDMA。在循環模式中， CDMA獲取並處理相同的BD而沒有任何中斷。 該
   CDMA繼續獲取和處理，直到被停止或復位。
   它工作的流程與Scatter Gather Mode操作步驟一致，在編寫尾部描述符寄存器之後， CDMA開始獲取和處理BD（以環形方式設置），直到CDMA停止或復位。
   
6. Scatter Gather 傳輸描述符定義

傳輸描述符由8個32bitd的字組成，描述符表示單個CDMA傳輸加上到下一個順序描述符的地址鏈接所需的控制和狀態信息。每個描述符可以定義多達8,388,607（8M）字節數據的單個CDMA傳輸。描述符通過M_AXI_SG接口讀取

地址空間偏移量相對於系統存儲器中傳輸描述符的第一個字的地址，傳輸描述符必須在16位32位字對齊上對齊。示例有效偏移量爲0x00,0x40,0x80和0xC0，所以bit[5:0]必須爲0

0x00:下一個描述符指針，[31:6]R/W，[5:0]Reserved
0x04:下一個描述符指針的MSB，[31:0]R/W
0x08:DMA傳輸的數據讀取操作的起始地址，[31:0]R/W
0x0c:DMA傳輸的數據讀取操作的起始地址MSB，[31:0]R/W
0x10:DMA傳輸的數據寫操作的起始地址，[31:0]R/W
0x14:DMA傳輸的數據寫操作的起始地址MSB，[31:0]R/W
0x18:要轉移的字節數，此字段最多可以指定67,108,863（63M）字節的數據，不允許值爲零（0），會導致AXI CDMA設置DMA內部錯誤。[25:0]R/W，[31:26]Reserved
0x1c:CDMA傳輸描述符的狀態，完成傳輸描述符時狀態字被更新，然後由SG引擎寫該寄存器使該寄存器復位。

bit[31]:Cmplt，傳輸完成標誌
bit[30]:DMADecErr，DMA解碼錯誤
bit[29]:DMASlvErr，DMA從設備錯誤
bit[28]:DMAIntErr，DMA內部錯誤

7. 中斷
   中斷使能位在CDMA控制寄存器（CDMACR）中設置。
   中斷輸出與s_axi_lite_aclk時鐘輸入同步。
   簡單模式每次傳輸完成都會有產生中斷，效率較低；SG模式可以只產生一次中斷，通過中斷級聯減少中斷頻率；循環模式數據傳輸自動在數據塊之間輪詢，沒有中斷產生，效率較高。

8. 生成IP後，打開Example進行仿真可以看到波形如下：
   
   
   

在仿真波形中：
a) 首先通過s_axi_lite接口配置CDMA的寄存器：
寫地址0x00，寫數據0x0002_7008，CDMAR寄存器
寫地址0x08，寫數據0x0000_0000，當前描述符指針
寫地址0x10，寫數據0x0000_0004，末尾描述符指針
b)然後通過m_axi_sg接口讀取兩個描述符分別8個數據：
addr=0x00，length=7，arsize=2，
data=0x0000_0040，（NEXT_DESC_PNTR）
0x0000_0000，（NEXT_DESC_PNTR_MSB）
0x0000_0000，（SA）
0x0000_0000，（SA_MSB）
0x0000_0000，（DA）
0x0000_0000，（DA_MSB）
0x0000_0080，（CONTROL）,要轉移的字節數，63M地址空間,ox80bytes=128bytes=16個64bit
0x0000_0000；（STATUS），bit[31]:Cmplt，傳輸完成標誌
因爲m_axi_sg接口掛的是RAM，所以這個描述符的意思是把源地址0x00到0x0f的數據讀出來，寫入目的地址0x00到0x0f

addr=0x40，length=7，arsize=2，
data=0x0000_0080，（NEXT_DESC_PNTR）
0x0000_0000，（NEXT_DESC_PNTR_MSB）
0x0000_0080，（SA）
0x0000_0000，（SA_MSB）
0x0000_0000，（DA）
0x0000_0000，（DA_MSB）
0x0000_0080，（CONTROL）,要轉移的字節數，63M地址空間,ox80bytes=128bytes=16個64bit
0x0000_0000；（STATUS），bit[31]:Cmplt，傳輸完成標誌
因爲m_axi_sg接口掛的是RAM，所以這個描述符的意思是把源地址0x80到0x8f的數據讀出來，寫入目的地址0x00到0x0f
c).m_axi接口讀取16個數據：
addr=0x00，length=0f，arsize=3，
data=0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0c,0x0d,0x0e,0x0f
m_axi接口寫16個數據：
addr=0x00，length=0f，arsize=3，
data=0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0c,0x0d,0x0e,0x0f

m_axi接口讀取16個數據：
addr=0x80，length=0f，arsize=3，
data=0x10,0x11,0x12,0x13,0x14,0x15,0x16,0x17,0x18,0x19,0x1a,0x1b,0x1c,0x1d,0x1e,0x1f
m_axi接口寫16個數據：
addr=0x00，length=0f，arsize=3，
data=0x10,0x11,0x12,0x13,0x14,0x15,0x16,0x17,0x18,0x19,0x1a,0x1b,0x1c,0x1d,0x1e,0x1f

d).m_axi_sg接口寫兩個地址的數據（目前還沒搞明白這一步的作用，如果有誰知道的話可以在下面評論留言）
addr=0x1c，length=0，arsize=2，data=0x8000_000;
addr=0x5c，length=0，arsize=2，data=0x8000_000;

e).最後cdma_introut中斷輸出

更多有關中斷的詳細信息可以查看手冊。

在網上看到這個鏈接也可以做參考：https://blog.csdn.net/Lily_9/article/details/81233478