当前位置：首页 > news >正文

Xilinx官方XDMA驱动解析

news 2025/11/24 10:15:35

最近在搞Xilinx的PCIE板卡的时候，研究了一下linux的xdma驱动代码，在此记录一下学习过程。

环境配置：

X86平台的ubuntu2204，内核版本：6.5.0

使用PCIE2.0 x4的板卡和主机通信

1、准备工作

1.1、下载和编译驱动

驱动下载地址：https://github.com/Xilinx/dma_ip_drivers

笔者选择dma_ip_drivers-2019.2版本进行下载。

Xdma ip的寄存器描述：

https://docs.amd.com/r/zh-CN/pg195-pcie-dma/%E5%AF%84%E5%AD%98%E5%99%A8%E7%A9%BA%E9%97%B4

编译和加载驱动：

cd dma_ip_drivers-2019.2/XDMA/linux-kernel/xdma
make
sudo insmod xdma.ko

2.1、编译和测试应用程序

cd dma_ip_drivers-2019.2/XDMA/linux-kernel/tools
gcc dma_from_device.c dma_from_device
gcc dma_from_device.c -o dma_from_device// 生成测试文件
dd if=/dev/zero of=test_zero.bin bs=4096 count=1// 主机发送数据给PCIE板卡
./dma_to_device -d /dev/xdma0_h2c_0 -f ./test_zero.bin -s 4096 -a 0 -c 1 #-a 后面跟的地址是pcie域的地址，逻辑开发人员会告诉你// 主机读取PCIE板卡数据
./dma_from_device -d /dev/xdma0_c2h_0 -f ./test_zero_get.bin -s 4096 -a 0 -c 1

2、XDMA驱动初始化流程

驱动初始化的重点初始化dma的传输引擎，还要根据Xilinx官方定义的寄存器来定义和申请传输描述符，最后还要创建用户设备文件点/dev/xdma0_c2h_0、/dev/xdma0_control、/dev/xdma0_events_0等。

3、数据传输流程

以主机向PCIE板卡（H2C）传输数据为例，来分析一下xdma的数据传输流程。

数据传输的过程其实涉及很多东西，包括PCIE、DMA、中断、任务调度、数据同步等很多知识。

下面从代码层面大概分析一下：

当H2C传输完成后，PCIE设备会产生中断，CPU的中断服务程序流程如下：

流程还是很复杂的，笔者用了两周时间才把代码看懂并且把大部分逻辑捋顺，为了能完全理解DMA的操作，还写了DMA相关的例程代码，也参考了Xilinx的XDMA驱动代码，可以看笔者的另一篇文章获取代码：

Linux 流式DMA映射(DMA Streaming Mapping)-CSDN博客

4、总结

本文主要从DMA的角度出发去讨论Xilinx的PCIE传输过程。

值得注意的是，在pcie dma传输数据的过程中，驱动程序会申请两次DMA。第一次是在驱动初始化的时候：

engine->desc = dma_alloc_coherent(&xdev->pdev->dev,XDMA_TRANSFER_MAX_DESC *sizeof(struct xdma_desc),&engine->desc_bus, GFP_KERNEL);

申请的是xdma IP规定的dma描述符，其结构体定义如下：

struct xdma_desc {u32 control;u32 bytes;      /* transfer length in bytes */u32 src_addr_lo;    /* source address (low 32-bit) */u32 src_addr_hi;    /* source address (high 32-bit) */u32 dst_addr_lo;    /* destination address (low 32-bit) */u32 dst_addr_hi;    /* destination address (high 32-bit) *//** next descriptor in the single-linked list of descriptors;* this is the PCIe (bus) address of the next descriptor in the* root complex memory*/u32 next_lo;        /* next desc address (low 32-bit) */u32 next_hi;        /* next desc address (high 32-bit) */
} __packed;

把engine->desc_bus直接写到XDMA IP的0H2C SGDMA Descriptor Low Address和H2C SGDMA Descriptor High Address寄存器，然后xdma ip就可以获取到内存中该结构体对应的内容。

第二次申请是在应用程序和pcie设备传输数据的时候，也就是H2C或C2H的时候。驱动程序会根据应用程序申请内存空间大小进行流式dma映射，然后把pcie设备能操作的总线地址写到struct xdma_desc的src_addr_lo、src_addr_hi、dst_addr_lo和dst_addr_hi，要传输的大小写到bytes，这样pcie设备就可以通过XDMA IP的0H2C SGDMA Descriptor Low Address和H2C SGDMA Descriptor High Address寄存器的地址去获取dma的传输信息了。