PCI Express*向け F タイル Avalon® ストリーミングのインテル® FPGA IPユーザーガイド

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ID 683140
日付 12/17/2021
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. 頭字語 2. はじめに 3. IPアーキテクチャーと機能の説明 4. 高度な機能 5. インターフェイス 6. パラメーター 7. テストベンチ 8. トラブルシューティング/デバッグ 9. Fタイル Avalon ストリーミング・インテル FPGA IP for PCI Expressユーザーガイドのアーカイブ 10. Fタイル Avalon ストリーミング インテル FPGA IP forPCI Expressユーザーガイドの改訂履歴 A. コンフィグレーション・スペース・レジスター B. エンドポイントモードでのアドレス変換サービス（ATS）の実装 C. TLPバイパスモードでユーザー・アプリケーションに転送されるパケット D. ルートポートの列挙
2. はじめに x
2.1. このボードについて 2.2. 特性 2.3. リリース情報 2.4. サポートされるデバイスファミリー 2.5. リソース利用率りそーすりようりつ 2.6. IPコアとデザイン例のサポートレベル
3. IPアーキテクチャーと機能の説明 x
3.1. アーキテクチャー 3.2. 機能の説明 3.3. Avalon-ST TXインターフェイス 3.4. 割り込み 3.5. 完了タイムアウト 3.6. ホットプラグ 3.7. パワー・マネジメント 3.8. コンフィグレーション出力インターフェイス（COI） 3.9. コンフィグレーション・インターセプト・インターフェイス（EPのみ） 3.10. ハードIPリコンフィグレーション・インターフェイス 3.11. PHYリコンフィグレーション・インターフェイス 3.12. ページ・リクエスト・サービス（PRS）（EPのみ）
3.1. アーキテクチャー x
3.1.1. クロック 3.1.2. refclk 3.1.3. リセット
3.2. 機能の説明 x
3.2.1. PMA/PCS 3.2.2. データリンク層 3.2.3. トランザクション層
3.3. Avalon-ST TXインターフェイス x
3.3.1. TLPヘッダーおよびデータ情報 3.3.2. Avalon-ST 3.3.3. Avalon-ST 3.3.4. タグの割り当て 3.3.5. バッファー・サイズの拡張
3.3.2. Avalon-ST x
3.3.2.1. RX フロー制御
3.3.3. Avalon-ST x
3.3.3.1. TXフロー制御
3.4. 割り込み x
3.4.1. レガシー割り込み 3.4.2. MSI 3.4.3. MSI-X
3.10. ハードIPリコンフィグレーション・インターフェイス x
3.10.1. レジスター・アクセスの設定
3.10.1. レジスター・アクセスの設定 x
3.10.1.1. ダイレクトユーザーAvalon-MMインターフェイス（バイトアクセス） 3.10.1.2. デバッグ・レジスター・インターフェイス・アクセス（Dwordアクセス）
4. 高度な機能 x
4.1. 仮想化サポート 4.2. （VCOバイパスモード） 4.3. Precision Time Measurement (PTM) 4.4. スケーラブルなIOV
4.1. 仮想化サポート x
4.1.1. Single-Root I/O Virtualization (SR-IOV) 4.1.2. VirtIO
4.1.1. Single-Root I/O Virtualization (SR-IOV) x
4.1.1.1. SR-IOVの実装ｎ
4.1.1.1. SR-IOVの実装ｎ x
4.1.1.1.1. Functional Level Reset (FLR)
4.1.2. VirtIO x
4.1.2.1. VirtIOの実装 4.1.2.2. VirtIOレジスター
4.2. （VCOバイパスモード） x
4.2.1. TLPバイパスモードの設定を登録する 4.2.2. TLPバイパスモードでのAvalon-MMの使用 4.2.3. MII送信インターフェイス 4.2.4. MII受信インターフェイス 4.2.5. コンフィグレーションTLP 4.2.6. 不正な形式のTLP 4.2.7. ECRC
4.2.1. TLPバイパスモードの設定を登録する x
4.2.1.1. ベース・アドレス：0x14194 4.2.1.2. ベース・アドレス：0x14190
5. インターフェイス x
5.1. このボードについて 5.2. クロックとリセット 5.3. シリアル・データ・インターフェイス 5.4. Avalon-ST インターフェイス 5.5. 割り込みインターフェイス 5.6. ハードIPステータス・ｓインターフェイス 5.7. エラー・インターフェイス 5.8. 10ビットのタグ・サポート・インターフェイス 5.9. コンプリーション・タイムアウト・エラー 5.10. パワー・マネジメント・インターフェイス 5.11. ホット・プラグ・インターフェイス（RPのみ） 5.12. ペイロード出力インターフェイス 5.13. コンフィグレーションインターセプトインターフェイス（EPのみ） 5.14. ハードIPリコンフィグレーション・インターフェイス 5.15. PHYリコンフィグレーション・インターフェイス 5.16. ページ・リクエスト・サービス（PRS）インターフェイス（EPのみ） 5.17. FLRインターフェイス信号 5.18. PTMインターフェイス信号 5.19. VFエラー・フラグ・インターフェイス信号 5.20. VirtIO PCIコンフィグレーション・アクセス・インターフェイス信号
5.4. Avalon-ST インターフェイス x
5.4.1. Avalon-ST RXインターフェイス信号 5.4.2. Avalon-ST TXインターフェイス信号
5.5. 割り込みインターフェイス x
5.5.1. レガシー割り込みインターフェイス信号 5.5.2. MSI保留ビット・インターフェイス信号
6. パラメーター x
6.1. デバッグ・レベルの設定 6.2. Clock Control IPコアのパラメーター
6.2. Clock Control IPコアのパラメーター x
6.2.1. Avalonのパラメーター 6.2.2. Base Address Register 6.2.3. PCI ExpressおよびPCIケイパビリティーのパラメーター 6.2.4. デバイス識別レジスター 6.2.5. コンフィグレーション、デバッグおよび拡張オプション
6.2.3. PCI ExpressおよびPCIケイパビリティーのパラメーター x
6.2.3.1. Device Capabilities 6.2.3.2. Link Capabilities 6.2.3.3. Legacy Interrupt Pin Register 6.2.3.4. MSI Capabilities 6.2.3.5. MSI-X Capabilities 6.2.3.6. Slot Capabilities 6.2.3.7. Latency Tolerance Reporting（LTR） 6.2.3.8. Process Address Space ID（PASID） 6.2.3.9. Device Serial Number Capability 6.2.3.10. Page Request Service (PRS) 6.2.3.11. Access Control Service (ACS) Capabilities 6.2.3.12. パワー・マネジメン 6.2.3.13. Vendor Specific Extended Capability (VSEC) 6.2.3.14. Precision Time Measurement (PTM) 6.2.3.15. Address Translation Services (ATS) 6.2.3.16. TLP Processing Hints (TPH) 6.2.3.17. VirtIOパラメーター
7. テストベンチ x
7.1. プログラミング・ファイルの生成 7.2. エンドポイント・テストベンチ 7.3. Avalon-MMテスト・ドライバー・モジュール 7.4. ルートポートBFM 7.5. BFMプロシージャーおよびファンクション
7.4. ルートポートBFM x
7.4.1. BFMメモリーマップ 7.4.2. コンフィグレーション・スペース・バスおよびデバイスの番号付け 7.4.3. ルートポートおよびエンドポイントのコンフィグレーション 7.4.4. アプリケーション層への読み出しおよび書き込みトランザクションの発行
7.5. BFMプロシージャーおよびファンクション x
7.5.1. ebfm_barwrプロシージャー 7.5.2. ebfm_barwr_immプロシージャー 7.5.3. ebfm_barrd_waitプロシージャー 7.5.4. ebfm_barrd_nowtプロシージャー 7.5.5. ebfm_cfgwr_imm_waitプロシージャー 7.5.6. ebfm_cfgwr_imm_nowtプロシージャー 7.5.7. ebfm_cfgrd_waitプロシージャー 7.5.8. ebfm_cfgrd_nowtプロシージャー 7.5.9. BFMコンフィグレーション・プロシージャー 7.5.10. BFM共有メモリー・アクセス・プロシージャー 7.5.11. BFMログおよびメッセージ・プロシージャー 7.5.12. Verilog HDL Formattingファンクション
7.5.9. BFMコンフィグレーション・プロシージャー x
7.5.9.1. ebfm_cfg_rp_epプロシージャー 7.5.9.2. ebfm_cfg_decode_barプロシージャー
7.5.10. BFM共有メモリー・アクセス・プロシージャー x
7.5.10.1. 共有メモリー定数 7.5.10.2. shmem_writeタスク 7.5.10.3. shmem_readファンクション 7.5.10.4. shmem_display Verilog HDLファンクション 7.5.10.5. shmem_fillプロシージャー 7.5.10.6. shmem_chk_okファンクション
7.5.11. BFMログおよびメッセージ・プロシージャー x
7.5.11.1. ebfm_display Verilog HDLファンクション 7.5.11.2. ebfm_log_stop_sim Verilog HDLファンクション 7.5.11.3. ebfm_log_set_suppressed_msg_maskタスク 7.5.11.4. ebfm_log_set_stop_on_msg_mask Verilog HDLタスク 7.5.11.5. ebfm_log_open Verilog HDLファンクション 7.5.11.6. ebfm_log_close Verilog HDLファンクション
7.5.12. Verilog HDL Formattingファンクション x
7.5.12.1. himage1 7.5.12.2. himage2 7.5.12.3. himage4 7.5.12.4. himage8 7.5.12.5. himage16 7.5.12.6. dimage1 7.5.12.7. dimage2 7.5.12.8. dimage3 7.5.12.9. dimage4 7.5.12.10. dimage5 7.5.12.11. dimage6 7.5.12.12. dimage7
8. トラブルシューティング/デバッグ x
8.1. ハードウェア 8.2. デバッグ・ツールキット
8.1. ハードウェア x
8.1.1. リンク・トレーニングの問題のデバッグ 8.1.2. データ転送とパフォーマンスの問題のデバッグ
8.1.1. リンク・トレーニングの問題のデバッグ x
8.1.1.1. 一般的なツールとユーティリティ 8.1.1.2. SignalTapIIロジック・アナライザ 8.1.1.3. システム・デバッグ・ツール
8.1.1.3. システム・デバッグ・ツール x
8.1.1.3.1. ハードIPリコンフィグレーション・インターフェイスの使用 8.1.1.3.2. LCRCおよびECRCエラーカウントを有効にして読み出します
8.1.2. データ転送とパフォーマンスの問題のデバッグ x
8.1.2.1. Advanced Error Reporting Capability 8.1.2.2. 第2レベルのデバッグツール
8.2. デバッグ・ツールキット x
8.2.1. このボードについて 8.2.2. Fタイルのデバッグ・ツールキットの有効化 8.2.3. Fタイルのデバッグ・ツールキットの起動 8.2.4. Fタイルのデバッグ・ツールキットの使用 8.2.5. Fタイル・リンク・インスペクターの使用
8.2.4. Fタイルのデバッグ・ツールキットの使用 x
8.2.4.1. メインビュー 8.2.4.2. ツールキットパラメーター 8.2.4.3. チャネル・パラメーター 8.2.4.4. アイビューア
8.2.4.2. ツールキットパラメーター x
8.2.4.2.1. Fタイル情報 8.2.4.2.2. イベントカウンター 8.2.4.2.3. P0、P1コンフィギュレーション・デバイス
8.2.4.3. チャネル・パラメーター x
8.2.4.3.1. 一般的なPHY 8.2.4.3.2. TXパス 8.2.4.3.3. RXパス
A. コンフィグレーション・スペース・レジスター x
A.1. コンフィグレーション・スペース・レジスター A.2. コンフィグレーション・スペース・レジスターのアドレスマップ A.3. インテル定義のVSEC機能レジスター
A.1. コンフィグレーション・スペース・レジスター x
A.1.1. レジスターアクセスの定義 A.1.2. PCIe Configuration Informationレジスター A.1.3. PCI Express機能構造 A.1.4. Physical Layer 16.0 GT/s Extended Capability Structure A.1.5. MSI-X Capabilities
A.2. コンフィグレーション・スペース・レジスターのアドレスマップ x
A.2.1. SR-IOV Virtualization Extended Capabilities Registers Address Map A.2.2. 各仮想機能のPCIeコンフィグレーション・レジスター
A.2.2. 各仮想機能のPCIeコンフィグレーション・レジスター x
A.2.2.1. Alternative Routing ID (ARI) Capability Structure A.2.2.2. TLP Processing Hint (TPH) Capability Structure A.2.2.3. Address Translation Services (ATS) Capability Structure A.2.2.4. Address Translation Services (ACS) Capability Structure
A.2.2.1. Alternative Routing ID (ARI) Capability Structure x
A.2.2.1.1. ARI Enhanced Capability Header Register (Offset 0x0) A.2.2.1.2. ARI機能および制御レジスター（オフセット0x4）
A.2.2.2. TLP Processing Hint (TPH) Capability Structure x
A.2.2.2.1. TPH Requester Enhanced Capability Header (Offset 0x0) A.2.2.2.2. TPH Requester Capability Register (Offset 0x4) A.2.2.2.3. TPH Requester Control Register (Offset 0x8)
A.2.2.3. Address Translation Services (ATS) Capability Structure x
A.2.2.3.1. ATS Enhanced Capability Header (Offset 0x0) A.2.2.3.2. ATS Capability Register and ATS Control Register (Offset 0x4)
A.2.2.4. Address Translation Services (ACS) Capability Structure x
A.2.2.4.1. ACS Extended Capability Header (Offset 0x0) A.2.2.4.2. ACS Capability Register (Offset 0x4) A.2.2.4.3. ACS制御レジスター（オフセット0x6） A.2.2.4.4. 出力制御ベクトル（オフセット0x8）
A.3. インテル定義のVSEC機能レジスター x
A.3.1. Intel定義のVSEC機能ヘッダー（オフセット00h） A.3.2. インテル定義のベンダー固有のヘッダー（オフセット04h） A.3.3. インテルマーカー（オフセット08h） A.3.4. JTAGシリコンID（オフセット0x0C-0x18） A.3.5. ユーザー設定可能なデバイスとボードID（オフセット0x1C-0x1D） A.3.6. General Purpose Control and Status Register - 0xBB0 A.3.7. Uncorrectable Internal Error Status (修正不可能な内部エラーステータス) レジスター - 0xBB4 A.3.8. Uncorrectable Internal Error Mask (修正不可能な内部エラーマスク) レジスター - 0xBB8 A.3.9. Correctable Internal Error Status (修正可能な内部エラーマスク) レジスター - 0xBBC A.3.10. Correctable Internal Error Mask (修正可能な内部エラーマスク) レジスター
B. エンドポイントモードでのアドレス変換サービス（ATS）の実装 x
B.1. 翻訳済み/未翻訳のリクエストの送信 B.2. エンドポイント（EP）からルートコンプレックス（RC）へのページリクエストメッセージの送信 B.3. リクエスト/完了の無効化
C. TLPバイパスモードでユーザー・アプリケーションに転送されるパケット x
C.1. EP TLPバイパスモード（アップストリーム） C.2. RC TLPバイパスモード（ダウンストリーム）
1. 頭字語
2. はじめに
3. IPアーキテクチャーと機能の説明
4. 高度な機能
5. インターフェイス
6. パラメーター
7. テストベンチ
8. トラブルシューティング/デバッグ
9. Fタイル Avalon ストリーミング・インテル FPGA IP for PCI Expressユーザーガイドのアーカイブ
10. Fタイル Avalon ストリーミング インテル FPGA IP forPCI Expressユーザーガイドの改訂履歴
A. コンフィグレーション・スペース・レジスター
B. エンドポイントモードでのアドレス変換サービス（ATS）の実装
C. TLPバイパスモードでユーザー・アプリケーションに転送されるパケット
D. ルートポートの列挙

7.4. ルートポートBFM

基本的なルートポートBFMは、PCI Expressリンクで発行するトランザクションを要求するためのVerilog HDLタスクベースのインターフェイスを提供します。 ルートポートBFMは、PCI Expressリンクから受信した要求も処理します。 次の図は、ルートポートBFMの最も重要なモジュールを示しています。

図 67. ルートポートBFM

これらのモジュールは、次の機能を実装します。

  • BFMログ・インターフェイス (altpcietb_g3bfm_log.v): BFMログ機能は、一般的にフォーマットされたメッセージをシミュレーター標準出力およびオプションでログファイルに書き込むためのルーチンを提供します。エラー時にシミュレーションを停止するコントロールも提供します。このプロシージャーの詳細については、BFMログおよびメッセージ・プロシージャーを参照してください。
  • BFM読み出し/書き込み要求関数、 altpcietb_bfm_rp_gen3_x8.sv：これらの関数は、PCI Expressの読み出しおよび書き込み要求に対する基本的なBFM呼び出しを提供します。
  • BFMコンフィグレーション関数、altpcietb_g3bfm_configure.v：これらの関数は、PCI Expressリンクおよびエンドポイント・コンフィグレーション・スペースレジスターのコンフィグレーションを要求するためのBFM呼び出しを提供します。 これらの手順と機能の詳細については、BFM構成手順を参照してください。
  • BFM共有メモリー、altpcietb_bfm_shmem.v: このメモリーは、次の機能を実装します。
    • TX書き込み動作のデータを提供します。
    • RX読み出し動作のデータを提供します。
    • RX書き込み動作のデータを受信します。
    • 受信したコンプリーションのデータを受信します。
  • BFM要求インターフェイス、altpcietb_g3bfm_req_intf.v：このインターフェースは、altpcietb_g3bfm_rdwrおよびaltpcietb_g3bfm_configureプロシージャーまたは関数と、ルートポートRTLモデルとの間の低レベルのインターフェースを提供します。 このインターフェイスは、エンドポイントのBARレジスタにプログラムされたサイズと値を含む書き込み保護されたデータ構造を格納します。 また、内部BFM管理に使用されるその他の重要なデータも保存されます。
  • altpcietb_g3bfm_rdwr.v：このモジュールには、低レベルの読み出しおよび書き込みタスクが含まれています。
  • Avalon‑STインターフェイス、altpcietb_g3bfm_vc_intf_ast_common.v：これらのインターフェイスモジュールは、ルートポートインターフェイスモデルを処理します。 BFM要求インターフェイスから要求を受け取り、必要なPCIExpressトランザクションを生成します。 PCI Expressリンクから受信した完了を処理し、要求が完了するとBFM要求インターフェイスに通知します。 さらに、PCI Expressリンクから受信したすべての要求を処理し、必要な補完を生成する前に共有メモリからデータを保存またはフェッチします。

PIOのデザイン例では、 apps_type_hwtcl パラメーターは3に設定されています。このパラメーター値で実行されるテストは、次のように定義されています。 ebfm_cfg_rp_ep_rootport、 find_mem_bar と ダウンストリームループ。

関数ebfm_cfg_rp_ep_rootportはaltpcietb_g3bfm_configure.vで説明されています 。この機能は、リンク上のルートポートとエンドポイントを設定するために必要な手順を実行します。含まれるもの：
  • ルートポートのメモリー割り当て
  • ルート・ポート・コンフィグレーション・スペース（ベース制限、バス番号など）
  • エンドポイントコンフィグレーション（BAR、バスマスターの有効化、maxpayloadサイズなど）

altpcietb_bfm_rp_gen3_x8.svでのfind_mem_barおよびdownstream_loopの関数は、実装されたBARを返し、それぞれBARへのメモリー書き込みおよび読み取りアクセスを実行します。機能find_mem_bar と ダウンストリームループ の altpcietb_bfm_rp_gen3_x8.sv 実装されたBARを返し、BARへのメモリー書き込みアクセスと読み出しアクセスをそれぞれ実行します。


セクションの内容
BFMメモリーマップ
コンフィグレーション・スペース・バスおよびデバイスの番号付け
ルートポートおよびエンドポイントのコンフィグレーション
アプリケーション層への読み出しおよび書き込みトランザクションの発行

レベル 2 の表題