基于PCIe DMA的多通道数据采集和回放IP

基于PCIe DMA的多通道数据采集和回放IP

在主机端PCIe驱动的控制和调度下，数据采集与回放IP Core可以同时完成对多个通道数据的采集以及回放驱动工作，既可采用行缓存机制（无需帧缓存，无需DDR），也可采用帧缓存机制（需要DDR），使用PCIe接口和主机进行数据的传输，设备端内嵌多通道DMA引擎完成多个通道数据的H2C（Host to Card）和C2H（Card to Host）传输，支持MSI中断机制，完全释放主机/CPU/GPU采集&回放的密集任务量，特别适用于高速AD/DA采集和回放、多通道视频采集和显示等的应用。

内核特性：

1. 多种PCIe驱动：
   a) 兼容视频设备内核驱动V4L2，支持MMAP，USERPTR和DMABUF
   b) Xilinx XDMA驱动，Windows和Linux版本
   c) 自研驱动，Windows和Linux版本
2. 每个通道的采集和回放DMA地址队列深度大于32
3. 多通道DMA引擎，支持连续式DMA（CDMA）和链式DMA（SGDMA）
4. 支持MSI中断机制，传统的寄存器读写
5. 支持H2C（Host to Card）和C2H（Card to Host）的全双工数据传输
6. 自适应PCIe链路速率：PCIe 1.0，PCIe 2.0，PCIe 3.0和PCIe 4.0
7. 自适应PCIe链路宽度：PCIe x1，PCIe x2，PCIe x4，PCIe x8，PCIe x16
8. 支持Xilinx器件：Spartan-6，Virtex-5，Virtex-6，Artix-7，Kintex-7，Virtex-7，Ultrascale，Ultrascale+

对外接口：
9. 多个标准的FIFO接口或AXI4-Stream数据总线
10. 扩展的RAM接口，支持BAR1映射空间

性能指标：

1. PCIe 2.0 x4：DMA Read(C2H)速率大于1750MB/s，DMA Write(H2C)速率大于1710MB/s
2. PCIe 2.0 x8：DMA Read(C2H)速率大于3490MB/s，DMA Write(H2C)速率大于3400MB/s
3. PCIe 3.0 x8：DMA Read(C2H)速率大于6850MB/s，DMA Write(H2C)速率大于6800MB/s
4. PCIe 3.0 x16：DMA Read(C2H)速率大于13300MB/s，DMA Write(H2C)速率大于13800MB/s
5. 支持8路1080p视频的采集和显示
6. 支持8路4K视频的采集和显示
7. 支持8路8K视频的采集和显示

资源使用：
1通道CDMA资源使用（XC7K325为例，PCIe 2.0 x8）：

1. LUTs：9343，FFs：14043，BRAM：10，PCIe：1

1通道CDMA资源使用（XCKU060为例，PCIe 3.0 x8）：

1. LUTs：11265，FFs：19089，BRAM：48，PCIe：1

8通道CDMA资源使用（XC7K325为例，PCIe 2.0 x4）：

1. LUTs：14803，FFs：20712，BRAM：75，PCIe：1

8通道SGDMA资源使用（XC7K325为例，PCIe 2.0 x4）：

1. LUTs：19055，FFs：27529，BRAM：94，PCIe：1

8通道CDMA资源使用（XC7K325为例，PCIe 2.0 x8）：

1. LUTs：20235，FFs：29327，BRAM：55，PCIe：1

8通道SGDMA资源使用（XC7K325为例，PCIe 2.0 x8）：

1. LUTs：26432，FFs：38087，BRAM：55，PCIe：1

8通道CDMA资源使用（XCKU060为例，PCIe 3.0 x8）：

1. LUTs：18747，FFs：36805，BRAM：78，PCIe：1

8通道SGDMA资源使用（XCKU060为例，PCIe 3.0 x8）：

1. LUTs：25886，FFs：51406，BRAM：78，PCIe：1

8通道CDMA资源使用（XCVU9P为例，PCIe 3.0 x16）：

1. LUTs：34531，FFs：75161，BRAM：150，PCIe：1

8通道SGDMA资源使用（XCVU9P为例，PCIe 3.0 x16）：

1. LUTs：46256，FFs：101538，BRAM：150，PCIe：1

可交付资料：

1. 详细的用户手册
2. Design File：Post-synthesis EDIF netlist or RTL Source
3. Timing and layout constraints，Test or Design Example Project
4. 技术支持：邮件，电话，现场，培训服务

联系方式：
Email：[email protected]

数据采集与回放IP Block Diagram

数据采集与回放系统结构框图

系统结构描述：
数据源模块产生采集数据，以FIFO接口输出到S2MM模块
S2MM模块负责把采集到的数据传输到DMA模块。
DMA模块负责把采集数据搬移到用户的采集缓冲区，或把用户回放缓冲区的数据搬移到MM2S模块。
MM2S模块负责数据回放输出。
数据校验模块接收MM2S输出的数据，进行回放数据的接收和校验。
Register Files模块用来配置以及控制S2MM和M2SS模块，并且返回这些模块的状态。
S2MM和M2SS的中断请求发送到Interrupt模块，发出MSI中断。
PCIe Gen3 Integrated Endpoint Block实现PCIe协议规范，支持Gen 3，8-lane endpoint配置
PCIe驱动采用WDF框架来开发，支持win7/win10操作系统，或者Linux操作系统。用户应用程序访问采集缓冲区可以获得采集数据，或者把回放数据传输到回放缓冲区进行回放。