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 4/27/2023
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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 for PCI 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. Root Port BFM E. 独立したリセットに対する分岐エンドポイントのサポート
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. パフォーマンスとリソース使用率 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. 消費電力マネジメント 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. Reset
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 TX 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 TX 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. TLP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 Implementation
4.1.1.1. SR-IOV Implementation 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. TLP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. クロックおよびリセット 5.3. シリアル・データ・インタフェース 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 Status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. Power Management Interface 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. VirtIOPCI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 インターフェイス信号 5.4.2. Avalon-ST 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. Configuration, Debug and Extension Options
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. デバイス・ケイパビリティー 6.2.3.2. Link Capabilities 6.2.3.3. Legacy Interrupt Pin Register 6.2.3.4. MSI-X Capabilities 6.2.3.5. MSI-X Capabilities 6.2.3.6. スロット・ケイパビリティー 6.2.3.7. レイテンシー・トレランス・レポート（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. 消費電力マネジメント 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. パック・モードのサポート 7.2. プログラミング・ファイルの生成 7.3. エンドポイント・テストベンチ 7.4. Avalon-MMテスト・ドライバー・モジュール 7.5. ルートポートBFM 7.6. BFMプロシージャーおよびファンクション
7.5. ルートポートBFM x
7.5.1. BFMメモリーマップ 7.5.2. 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 7.5.3. 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 7.5.4. 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
7.6. BFMプロシージャーおよびファンクション x
7.6.1. ebfm_barwrプロシージャー 7.6.2. ebfm_barwr_immプロシージャー 7.6.3. ebfm_barrd_waitプロシージャー 7.6.4. ebfm_barrd_nowtプロシージャー 7.6.5. ebfm_cfgwr_imm_waitプロシージャー 7.6.6. ebfm_cfgwr_imm_nowtプロシージャー 7.6.7. ebfm_cfgrd_waitプロシージャー 7.6.8. ebfm_cfgrd_nowtプロシージャー 7.6.9. BFMコンフィグレーション・プロシージャー 7.6.10. BFM共有メモリー・アクセス・プロシージャー 7.6.11. BFMログおよびメッセージ・プロシージャー 7.6.12. Verilog HDL Formattingファンクション
7.6.9. BFMコンフィグレーション・プロシージャー x
7.6.9.1. ebfm_cfg_rp_epプロシージャー 7.6.9.2. ebfm_cfg_decode_barプロシージャー
7.6.10. BFM共有メモリー・アクセス・プロシージャー x
7.6.10.1. 共有メモリー定数 7.6.10.2. shmem_writeタスク 7.6.10.3. shmem_readファンクション 7.6.10.4. shmem_display Verilog HDLファンクション 7.6.10.5. shmem_fillプロシージャー 7.6.10.6. shmem_chk_okファンクション
7.6.11. BFMログおよびメッセージ・プロシージャー x
7.6.11.1. ebfm_display Verilog HDLファンクション 7.6.11.2. ebfm_log_stop_sim Verilog HDLファンクション 7.6.11.3. ebfm_log_set_suppressed_msg_maskタスク 7.6.11.4. ebfm_log_set_stop_on_msg_mask Verilog HDLタスク 7.6.11.5. ebfm_log_open Verilog HDLファンクション 7.6.11.6. ebfm_log_close Verilog HDLファンクション
7.6.12. Verilog HDL Formattingファンクション x
7.6.12.1. himage1 7.6.12.2. himage2 7.6.12.3. himage4 7.6.12.4. himage8 7.6.12.5. himage16 7.6.12.6. dimage1 7.6.12.7. dimage2 7.6.12.8. dimage3 7.6.12.9. dimage4 7.6.12.10. dimage5 7.6.12.11. dimage6 7.6.12.12. 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. Signal Tap II ロジック・アナライザー 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 デバッグ ツールキットの起動 8.2.4. F-タイルDebug Toolkit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Debug Toolkit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. Eye Viewer
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 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）
E. 独立したリセットに対する分岐エンドポイントのサポート x
E.1. PCI Expressソケット E.2. サポートされるコンフィグレーション
E.2. サポートされるコンフィグレーション x
E.2.1. コンフィグレーション・タイプ E.2.2. コンフィグレーション・タイプ E.2.3. コンフィグレーション・タイプ
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 for PCI 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. Root Port BFM
E. 独立したリセットに対する分岐エンドポイントのサポート

3.4.3. MSI-X

PCIe用のF-タイルIPは、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を提供します。ユーザーソフトロジックは、このインターフェイスを監視して、MSI-X有効化およびMSI-X機能マスク関連情報を取得できます。ユーザー・アプリケーション・ロジックは、アプリケーション層の一部としてBARが指すメモリースペースにすべてのPFおよびVFのMSI-Xテーブルを実装する必要があります。

Configuration Intercept Interfaceから取得できるMSI-X関連情報の詳細については、MSI-Xレジスター コンフィグレーション・レジスターセクションのセクションを参照してください。

MSI-Xは、ユーザー・アプリケーションが、各ベクトルの独立したメッセージデータとアドレスを使用して大量のベクトルをサポートできるようにするオプション機能です。 MSI-Xがサポートされている場合は、MSI-XテーブルとPBAのサイズと場所（BARとオフセット）を指定する必要があります。MSI-Xは、関数ごとに最大2048個のベクトルをサポートできますが、MSIの場合は関数ごとに32個のベクトルをサポートできます。 MSI-Xが有効で、関数がマスクされていない場合、関数はMSI-Xメッセージを送信できます。アプリケーションは、コンフィグレーション出力インターフェイス（アドレス0x0Cビット[5：4]）またはコンフィグレーション・インターセプト・インターフェイスを使用して、この情報にアクセスします。

アプリケーションがMSI-Xを生成する必要がある場合、アプリケーションはMSI-Xテーブルの内容（アドレスとデータ）を使用し、Avalon-STインターフェイスを介してメモリー書き込みを生成します。

ユーザーがMSI-X割り込みを有効にする場合は、アプリケーション層の一部としてBARが指すメモリースペースにMSI-Xテーブル構造を実装する必要があります。 MSI-X機能構造には、MSI-XテーブルとPBA構造に関する情報が含まれています。たとえば、関数のBAR内のアドレスからのオフセットとして表される、MSI-XテーブルとPBA構造のベースへのポインターが含まれています。 MSI-X機能構造内のメッセージ制御レジスターにはMSI-Xも含まれています。

MSI-X割り込みは標準のメモリー書き込みであるため、メモリー書き込みの順序付け規則が適用されます。

表 17.  MSI-Xのコンフィグレーション例
MSI-Xベクター MSI-X上位アドレス MSI-X下位アドレス MSIデータ
0 0x00000001 0xAAAA0000 0x00000001
1 0x00000001 0xBBBB0000 0x00000002
2 0x00000001 0xCCCC0000 0x00000003
表 18.  PBAテーブルの例
PBAテーブル PBAエントリー
オフセット0 0x0

アプリケーションがMSI-X割り込み（ベクトル1）を生成する必要がある場合、アプリケーションはMSI-Xテーブル情報を読み出し、Avalon-STインターフェイスを介してMWR TLPを生成し、MSI生成に関してはファッションで同様の方法で対応するPBAビット（ビット[1]）をアサートします。

生成されたTLPはアドレス0x00000001_BBBB0000に送信され、データは0x00000002です。 MSI-Xが送信されると、アプリケーションは関連するPBAビットをクリアできます。

MSI-X機能構造は、MSI-Xテーブル構造とMSI-X保留ビット配列（PBA）レジスターを指します。 BIOSは、MSI-XテーブルとPBAレジスターの開始アドレスへのポインタに関連付けられた開始アドレスオフセットとBARを設定します。

図 32. MSI-X割り込みコンポーネント
  1. ホスト・ソフトウェアは、次の手順を実行して、アプリケーション層にMSI-X割り込みを設定します。
    • ホスト・ソフトウェアは、0x050レジスターのメッセージ制御レジスターを読み取って、MSI-Xテーブルのサイズを決定します。テーブルエントリーの数は、<value read> + 1です。テーブルの最大サイズは 2048 エントリーです。次の図に示すように、各16バイトのエントリーは4つのフィールドに分割されます。多機能バリアントの場合、BAR4はMSI-Xテーブルにアクセスします。他のすべてのバリアントの場合、すべてのBARがMSI-Xテーブルにアクセスできます。 MSI-Xテーブルのベースアドレスは、4KBの境界に揃える必要があります。
    • ホストはMSI-Xテーブルを設定します。次の図に示すように、各エントリーのMSI-Xアドレス、データ、およびマスクビットをプログラムします。
      図 33. MSI-Xテーブルの形式
    • ホストは次の式を使用して<nth>エントリーのアドレスを計算します。
      nth_address = base address[BAR]+16<n>
  2. アプリケーション層が割り込みを発行する必要がある場合、IRQソースモジュールへの割り込み要求を駆動します。
  3. 3. IRQソースは、MSI-XPBAテーブルに適切なビットを設定します。 PBAはqwordまたはdwordアクセスを使用できます。 qwordアクセスの場合、IRQソースは次の式を使用して<mth>ビットのアドレスを計算します。
    qword address = <PBA base addr> + 8(floor(<m>/64))
qword bit = <m> mod 64
    図 34. MSI-XPBAテーブル
  4. IRQプロセッサーは、MSI-Xテーブルのエントリーを読みｆｆ取ります。
    • 割り込みがMSI-XテーブルのVector_Controlフィールドによってマスクされている場合、割り込みは保留状態のままになります。
    • 割り込みがマスクされていない場合、IRQプロセッサはメモリー書き込み要求をTXスレーブ・インターフェイスに送信します。 MSI-Xテーブルのアドレスとデータを使用します。メッセージ上位アドレス=0の場合、IRQプロセッサーは3ワードのヘッダーを作成します。メッセージの上位アドレス>0の場合、4ワードのヘッダーが作成されます。
  5. ホスト割り込みサービスルーチンは、TLPを割り込みとして検出し、サービスを提供します。
レベル 2 の表題