基于JESD204B和PCIe DMA的多通道数据采集和回放系统

只看该作者 · 2021-3-31 23:39

基于JESD204B和PCIeDMA的多通道数据采集和回放系统

在主机端PCIe驱动的控制和调度下，数据采集与回放系统可以同时完成对多个JESD204B接口AD数据的采集以及JESD204B接口DA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DA数据的H2C（Host to Card）和AD数据的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采集和回放的应用。

内核特性：

1. 多种PCIe驱动：

a) Xilinx XDMA驱动，Windows和Linux版本

b) 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. 支持JESD204B接口的AD和DA芯片，比如ADS54J60，AD9164等

7. 支持DDR3-1600和DDR4-2400接口的内存颗粒或内存条

8. 自适应PCIe链路速率：PCIe 1.0，PCIe 2.0，PCIe3.0和PCIe 4.0和宽度：PCIe x1，PCIe x2，PCIe x4，PCIex8，PCIe x16

9. 支持Xilinx器件：Spartan-6，Virtex-5，Virtex-6，Artix-7，Kintex-7，Virtex-7，Kintex Ultrascale，Virtex Ultrascale

对外接口：

1. PCIe接口

2. DDR3/DDR4接口

3. JESD204B接口

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6570MB/s，DMA Write(H2C)速率大于6410MB/s

4. 64bit DDR3-1600，72bit DDR3-1600，64bit DDR4-2400，72bit DDR4-2400

5. JESD204B，link：1，2，4，8-lane，rate：0.5~12Gbps/lane

资源使用：

1通道CDMA资源使用（XCKU060为例，PCIe 3.0 x8）：

1. LUTs：6265，FFs：14289，BRAM：80，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

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：neteasy163z@163.com

数据采集与回放系统结构框图

系统结构描述：

AD:JESD204B模块负责从AD芯片采集数据，以AXIS接口输出到S2MM模块

S2MM模块负责把采集到的数据写入预设的DDR4缓存区。

SGDMA模块负责把DDR4缓冲区的数据搬移到用户的采集缓冲区，或把用户回访缓冲区的数据搬移到DDR4缓冲区。

MM2S模块负责读取预设的DDR4缓存区的数据回放输出。

DA:JESD204B模块接收MM2S输出的数据，回放到DA芯片

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。

DDR4控制器完成对4GB-DDR4的读写访问，支持2400MHz主频，72-bit接口宽度，ECC

PCIe Gen3 Integrated Endpoint Block实现PCIe协议规范，支持Gen3，8-lane endpoint配置

PCIe驱动采用WDF框架来开发，支持win7/win10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。

基于JESD204B和PCIe DMA的多通道数据采集和回放系统

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