引言

在當今數字化高速發展的時代，通信技術的重要性不言而喻。屏幕前的你，你是否因為通信方案的高延遲和高成本苦惱不已？迫切希望能找到一種既能滿足高帶寬需求，又能靈活適配多種場景的解決方案？以下介紹基于瑞芯微RK3588J + 紫光同創Titan-2 FPGA的PCIe3.0通信方案，輕松實現全國產ARM與FPGA的高速通信，通信難題迎刃而解！

 

 測試數據匯總

直觀感受方案對比，先看一組令人驚艷的測試數據：

 

表 1

 

 PCIe總線介紹

PCIe，即PCI-Express(peripheral component interconnect express)是一種高速串行計算機擴展總線標準。它就像是計算機系統的 “高速公路”，主要作用是擴充計算機系統總線數據吞吐量，以及提高設備通信速度。

 

PCIe3.0是PCI-Express技術的第三代標準，更具備顯著的性能提升。與PCIe2.1相比，PCIe3.0的每Lane速率從5.0Gbps提高至8.0Gbps，并采用更高效的128b/130b編碼方式。這意味著，在高速數據傳輸場景中，PCIe3.0能夠提供更出色的性能表現，并且保持了向下的兼容特點。

 

 

圖 1

 

 DMA技術介紹

DMA（Direct Memory Access，直接內存訪問）是一種讓硬件外設直接與存儲器進行數據交換的技術，無需CPU參與數據傳輸過程。

 

在使用非DMA方式進行數據傳輸時，外設與內存之間的數據搬運需要依靠CPU來完成。這意味著每次數據傳輸都需要CPU的介入，導致CPU資源占用較高，并且數據傳輸速度相對較低。

 

使用DMA方式進行數據傳輸時，外設可以直接與內存進行數據交換。減少了CPU的介入和中斷處理，數據傳輸過程更加流暢和高效。

 

 

圖 2

 

 RK3588J + FPGA典型應用領域

 

 案例演示

為了簡化描述，本文僅摘錄部分方案功能描述與測試結果，詳細產品資料請掃描文末二維碼下載。

 

開發環境

 

Windows開發環境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit

Linux開發環境：VMware16.2.5、Ubuntu20.04.6 64bit

U-Boot：U-Boot-2017.09

Kernel：Linux-5.10.160、Linux-RT-5.10.160

LinuxSDK：rk3588-buildroot-2021.11-sdk-[版本號]

（基于rk3588_linux_release_v1.2.1_20230720）

硬件平臺：創龍科技TL3588F-EVM工業評估板（基于瑞芯微RK3588J + 紫光同創Titan-2）

 

案例功能

 

案例主要演示ARM端通過PCIe Gen3接口進行循環數據讀寫測試，計算并輸出讀寫速率的最大值、最小值及平均值。

 

程序原理流程圖如下所示：

 

案例測試

 

評估板上電，請先加載運行FPGA端可執行程序。案例需在ARM端啟動內核前運行FPGA的程序，加載完FPGA端可執行程序后，需將評估板軟重啟。

 

將案例可執行程序和驅動程序拷貝至文件系統任意目錄下，加載驅動程序后，執行如下命令，查看PCIe BAR空間地址。從下圖可見，PCIe BAR空間映射至0xf0400000地址，大小為128KByte，并查看PCIe設備連接狀態。

 

Target# lspci -s 0000:01:00.0 -vv

 

 

在可執行程序所在目錄下，執行如下命令運行應用程序，測試完成后，程序將會打印最終測試結果，包含讀寫速率的最大值、最小值及平均值信息。

 

Target# ./pcie_bdma_transfer_demo -c 64 -s 0x20000

 

圖 6

 

參數解析：

 

-s：設置傳輸數據大?。ū敬螠y試為0x20000，即128KByte）；

-c：設置循環讀寫次數；

 

表 2

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