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本次PCIe通信案例测试基于AM5728平台，篇幅较长，共分为三部分，分别阐述：AM57x与Artix-7FPGA、AM57x与Kintex-7 FPGA、AM57x与TMS320C66x DSP的PCIe通信测试，供大家参考学习。2 AM57x与Kintex-7FPGA的PCIe通信2.1 实验准备 介绍说明PCI-Express是一种高速串行计算机扩展总线标准，由英特尔在2001年提出，属于高速串行点对点双通道高带宽传输。本实验主要介绍AM57x开发板与Kintex-7FPGA之间的PCIe通信测试，本次测试使用AM57x（广州创龙TL5728-EasyEVM）开发板作为RC—Root Complex，TL-K7FMC采集卡作为EP—Endpoint。TL5728-EasyEVM是一款广州创龙基于TIAM5728（浮点双DSPC66x +双ARMCortex-A15）SOM-TL5728核心板设计的开发板，它为用户提供了SOM-TL5728核心板的测试平台，用于快速评估SOM-TL5728核心板的整体性能。底板采用沉金无铅工艺的4层板设计，为客户提供丰富的AM5728入门教程，协助客户进行底板的开发，提供长期、全面的技术支持，帮助客户以最快的速度进行产品的二次开发，实现产品的快速上市。除此之外，不仅提供丰富的Demo程序，还提供DSP+ARM多核通信开发教程，全面的技术支持，协助用户进行底板设计和调试以及DSP+ARM软件开发。 基于TI AM5728浮点双DSPC66x+双ARMCortex-A15工业控制及高性能音视频处理器； 强劲的视频编解码能力，支持1路1080P60或2路720P60或4路720P30视频硬件编解码，支持H.265视频软解码； 双核PRU-ICSS工业实时控制子系统，支持EtherCAT、EtherNet/IP、PROFIBUS等工业协议； 外设接口丰富，集成双千兆网、PCIe、GPMC、USB 2.0、UART、SPI、QSPI、SATA 2.0、I2C、DCAN等工业控制总线和接口，支持极速接口USB 3.0； 应用于工业 PC&HMI、工业机器人、机器视觉、 医疗影像、电力自动化等领域。
TL-K7FMC采集卡是一款由广州创龙基于Xilinx Kintex-7系列FPGA自主研发的FMC数据采集卡，采用沉金无铅工艺的8层板设计，可配套广州创龙AM57x、TMS320C6655、TMS320C6657、TMS320C6678开发板使用。
硬件连接 TL5728-EasyEVM开发板将开发板PCIe接口连接到TL-PCIE-TC转接板的“PCIE HOST”插槽，将TL-K7FMC采集卡连接到转接板的“PCIE SLAVE”插槽。测试时将开发板、TL-K7FMC采集卡和TL-PCIE-TC转接板通过螺丝和PCIe固定架固定，避免因连接松动造成测试失败的情况。以TL5728-EasyEVM开发板为例，开发板、采集卡、PCIe转接板硬件连接如下图所示：
2.2 案例编译 编译PCIe驱动编译PCIe驱动前，需要根据《Linux内核编译方法》文档编译内核，避免内核版本号和PCIe驱动版本号不对应，导致PCIe驱动无法加载的情况。将光盘资料“DemoPCIeKintex-7_PCIe”整个文件夹复制到Ubuntu上的AM57xx工作目录，进入Kintex-7_PCIe文件夹下的“srcdriver”目录，执行以下命令编译生成驱动。HOST# make KDIR=/home/tronlong/AM57xx/kernel/Linux-4.4.19/ CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- //“KDIR=”路径为AM57x内核源码实际所在路径
编译完成后，会在当前路径路径下生成pcieLoader.ko驱动文件，将该驱动文件复制到开发板文件系统目录下。 编译测试文件进入Kintex-7_PCIe文件夹下的“srcpcie-test”目录，执行以下命令编译测试文件。HOST# arm-linux-gnueabihf-gcc pcie-test.c -o pcie-test
编译完成后，会在当前目录下生成pcie-test可执行文件，将该可执行文件复制到开发板文件系统目录下。为了方便测试，我司提供经过验证的pcieLoader.ko和pcie-test文件位于光盘资料“DemoPCIeKintex-7_PCIein”目录下，将其拷贝到开发板文件系统目录下测试即可。2.3 PCIe设备连接测试参照TL-K7FMC采集卡光盘资料《TL-K7FMC开发例程使用手册》文档操作步骤，将TL-K7FMC采集卡光盘资料“DemoFPGA_PCIE_DSPFPGAForDownloadPCEI_DSP.bin”文件烧写到TL-K7FMC采集卡的SPI FLASH。烧写成功后，将TL-K7FMC采集卡拨码开关拨为MASTER SPI模式，ON为1，相反为0。参照“硬件连接”步骤连接开发板，使用Micro USB线连接开发板的调试串口到PC端。分别使用独立电源给采集卡和开发板供电，并将AM57x开发板断电，电源开关拨至OFF档。这样是为了让TL-K7FMC采集卡FPGA端程序先启动，避免出现FPGA端的PCIe驱动无法被AM57x识别的情况。将采集卡上电，等待FPGA端的程序启动，此时采集卡PROG DONE红 {MOD}指示灯和一盏绿 {MOD}的用户指示灯会同时点亮，再给AM57x开发板上电，进入开发板文件系统后进行如下操作测试。开发板文件系统下执行如下指令，查看PCIe设备类型：Target# lspci -v
执行如下指令查看PCIe的连接方式，由下图可见连接方式为“x1”，速率为“5GT/s”：Target# lspci -vv
执行如下指令查看TL-K7FMC采集卡的PCI vendor和device codes：Target# lspci -n
104c和8888分别为ARM端的PCI vendor和device codes。 10ee和7022分别为FPGA端的PCI vendor和device codes。2.4 PCIe通信测试在文件系统pcieLoader.ko驱动所在目录，执行如下指令安装驱动，完成地址映射：Target# insmod pcieLoader.ko
在pcie-test文件所在路径执行如下指令，往BAR0写入0x07000000。指令成功执行后在TL-K7FMC采集卡看到实验现象：3盏用户指示LED同时被点亮。Target# ./pcie-test -a 20200000 -v 07000000
执行如下指令，往BAR0写入0x00000000，可以在TL-K7FMC采集卡看到实验现象：3盏用户指示LED同时熄灭。Target# ./pcie-test -a 20200000 -v 00000000
执行如下指令，往BAR0写入0x01000000，TL-K7FMC采集卡实验现象：其中一盏LED点亮，其余两盏LED熄灭。Target# ./pcie-test -a 20200000 -v 01000000
执行如下指令，往BAR0写入0x02000000，TL-K7FMC采集卡实验现象：其中一盏LED点亮，其余两盏LED熄灭。Target# ./pcie-test -a 20200000 -v 02000000
执行如下指令，往BAR0写入0x03000000，TL-K7FMC采集卡实验现象：其中两盏LED点亮，其余一盏LED熄灭。Target# ./pcie-test -a 20200000 -v 03000000
ARM端的数据格式是小端模式，FPGA端的数据格式是大端模式。其中，关于大端小端的模式解释如下：大端模式：指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中。小端模式：指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中。所以命令“./pcie-test -a 20200000 -v 01000000”相当于写入0x00000001到FPGA端。
更多信息可以点击创龙官网：http://www.tronlong.com/
TL-K7FMC采集卡是一款由广州创龙基于Xilinx Kintex-7系列FPGA自主研发的FMC数据采集卡，采用沉金无铅工艺的8层板设计，可配套广州创龙AM57x、TMS320C6655、TMS320C6657、TMS320C6678开发板使用。
硬件连接 TL5728-EasyEVM开发板将开发板PCIe接口连接到TL-PCIE-TC转接板的“PCIE HOST”插槽，将TL-K7FMC采集卡连接到转接板的“PCIE SLAVE”插槽。测试时将开发板、TL-K7FMC采集卡和TL-PCIE-TC转接板通过螺丝和PCIe固定架固定，避免因连接松动造成测试失败的情况。以TL5728-EasyEVM开发板为例，开发板、采集卡、PCIe转接板硬件连接如下图所示：2.2 案例编译 编译PCIe驱动编译PCIe驱动前，需要根据《Linux内核编译方法》文档编译内核，避免内核版本号和PCIe驱动版本号不对应，导致PCIe驱动无法加载的情况。将光盘资料“DemoPCIeKintex-7_PCIe”整个文件夹复制到Ubuntu上的AM57xx工作目录，进入Kintex-7_PCIe文件夹下的“srcdriver”目录，执行以下命令编译生成驱动。HOST# make KDIR=/home/tronlong/AM57xx/kernel/Linux-4.4.19/ CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- //“KDIR=”路径为AM57x内核源码实际所在路径
编译完成后，会在当前路径路径下生成pcieLoader.ko驱动文件，将该驱动文件复制到开发板文件系统目录下。 编译测试文件进入Kintex-7_PCIe文件夹下的“srcpcie-test”目录，执行以下命令编译测试文件。HOST# arm-linux-gnueabihf-gcc pcie-test.c -o pcie-test
编译完成后，会在当前目录下生成pcie-test可执行文件，将该可执行文件复制到开发板文件系统目录下。为了方便测试，我司提供经过验证的pcieLoader.ko和pcie-test文件位于光盘资料“DemoPCIeKintex-7_PCIein”目录下，将其拷贝到开发板文件系统目录下测试即可。2.3 PCIe设备连接测试参照TL-K7FMC采集卡光盘资料《TL-K7FMC开发例程使用手册》文档操作步骤，将TL-K7FMC采集卡光盘资料“DemoFPGA_PCIE_DSPFPGAForDownloadPCEI_DSP.bin”文件烧写到TL-K7FMC采集卡的SPI FLASH。烧写成功后，将TL-K7FMC采集卡拨码开关拨为MASTER SPI模式，ON为1，相反为0。参照“硬件连接”步骤连接开发板，使用Micro USB线连接开发板的调试串口到PC端。分别使用独立电源给采集卡和开发板供电，并将AM57x开发板断电，电源开关拨至OFF档。这样是为了让TL-K7FMC采集卡FPGA端程序先启动，避免出现FPGA端的PCIe驱动无法被AM57x识别的情况。将采集卡上电，等待FPGA端的程序启动，此时采集卡PROG DONE红 {MOD}指示灯和一盏绿 {MOD}的用户指示灯会同时点亮，再给AM57x开发板上电，进入开发板文件系统后进行如下操作测试。开发板文件系统下执行如下指令，查看PCIe设备类型：Target# lspci -v
执行如下指令查看PCIe的连接方式，由下图可见连接方式为“x1”，速率为“5GT/s”：Target# lspci -vv
执行如下指令查看TL-K7FMC采集卡的PCI vendor和device codes：Target# lspci -n
104c和8888分别为ARM端的PCI vendor和device codes。 10ee和7022分别为FPGA端的PCI vendor和device codes。2.4 PCIe通信测试在文件系统pcieLoader.ko驱动所在目录，执行如下指令安装驱动，完成地址映射：Target# insmod pcieLoader.ko
在pcie-test文件所在路径执行如下指令，往BAR0写入0x07000000。指令成功执行后在TL-K7FMC采集卡看到实验现象：3盏用户指示LED同时被点亮。Target# ./pcie-test -a 20200000 -v 07000000
执行如下指令，往BAR0写入0x00000000，可以在TL-K7FMC采集卡看到实验现象：3盏用户指示LED同时熄灭。Target# ./pcie-test -a 20200000 -v 00000000
执行如下指令，往BAR0写入0x01000000，TL-K7FMC采集卡实验现象：其中一盏LED点亮，其余两盏LED熄灭。Target# ./pcie-test -a 20200000 -v 01000000
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执行如下指令，往BAR0写入0x03000000，TL-K7FMC采集卡实验现象：其中两盏LED点亮，其余一盏LED熄灭。Target# ./pcie-test -a 20200000 -v 03000000
ARM端的数据格式是小端模式，FPGA端的数据格式是大端模式。其中，关于大端小端的模式解释如下：大端模式：指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中。小端模式：指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中。所以命令“./pcie-test -a 20200000 -v 01000000”相当于写入0x00000001到FPGA端。
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