PCI Express* 用のインテル® Stratix® 10 HタイルおよびLタイル Avalon® メモリー・マップド・ハードIPユーザーガイド

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ID 683667
日付 6/03/2020
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. 概要 2. クイック・スタート・ガイド 3. インターフェイスの概要 4. パラメーター 5. IPコアを使用したデザイン 6. ブロックの説明 7. レジスター 8. DMA Descriptor Controllerのプログラミング・モデル 9. Avalon-MMルートポートのプログラミング・モデル 10. Avalon-MMテストベンチおよびデザイン例 11. トラブルシューティングおよびリンクの監視 A. PCI Expressコア・アーキテクチャー B. 改訂履歴
1. 概要 x
1.1. PCIeのAvalon-MMインターフェイス 1.2. フィーチャー 1.3. リリース情報 1.4. デバイスファミリーのサポート 1.5. 推奨スピードグレード 1.6. パフォーマンスおよびリソース使用率 1.7. トランシーバー・タイル 1.8. PCI Express IPコア・パッケージのレイアウト 1.9. チャネルの可用性
2. クイック・スタート・ガイド x
2.1. デザイン・コンポーネント 2.2. ディレクトリー構造 2.3. デザイン例の生成 2.4. デザイン例のシミュレーション 2.5. デザイン例のコンパイルおよびデバイスのプログラム 2.6. Linuxカーネルドライバーのインストール 2.7. デザイン例アプリケーションの実行
3. インターフェイスの概要 x
3.1. ディスクリプター・コントローラーが内部的にインスタンス化されている場合のAvalon-MM DMAインターフェイス 3.2. ディスクリプター・コントローラーが外部的にインスタンス化されている場合のAvalon-MM DMAインターフェイス 3.3. その他のAvalon-MMインターフェイス 3.4. クロックおよびリセット 3.5. システム・インターフェイス
3.3. その他のAvalon-MMインターフェイス x
3.3.1. Avalon-MM Masterインターフェイス 3.3.2. Avalon-MM Slaveインターフェイス 3.3.3. Control Register Access (CRA) Avalon-MMスレーブ
4. パラメーター x
4.1. Avalon-MMの設定 4.2. ベース・アドレス・レジスター 4.3. デバイス識別レジスター 4.4. PCI ExpressおよびPCIケイパビリティーのパラメーター 4.5. コンフィグレーション、デバッグおよび拡張オプション 4.6. PHYの特性 4.7. デザイン例
4.4. PCI ExpressおよびPCIケイパビリティーのパラメーター x
4.4.1. デバイス・ケイパビリティー 4.4.2. Link Capabilities 4.4.3. MSIおよびMSI-X Capabilities 4.4.4. スロット・ケイパビリティー 4.4.5. パワー・マネジメント 4.4.6. Vendor Specific Extended Capability (VSEC)
5. IPコアを使用したデザイン x
5.1. 生成 5.2. シミュレーション 5.3. IPコア生成の出力 (インテルQuartus Primeプロ・エディション) 5.4. チャネルレイアウトおよびPLLの使用法
6. ブロックの説明 x
6.1. インターフェイス
6.1. インターフェイス x
6.1.1. アプリケーション層へのインテルStratix 10 DMA Avalon-MM DMAインターフェイス 6.1.2. アプリケーション層へのAvalon-MM DMAインターフェイス 6.1.3. クロックおよびリセット 6.1.4. 割り込み 6.1.5. フラッシュ要求 6.1.6. シリアルデータ、PIPE、ステータス、リコンフィグレーション、およびテスト・インターフェイス
6.1.1. アプリケーション層へのインテルStratix 10 DMA Avalon-MM DMAインターフェイス x
6.1.1.1. 内部的にインスタンス化された場合のDescriptor Controllerインターフェイス 6.1.1.2. 書き込みDMA Avalon-MMマスターポート 6.1.1.3. 外部的にインスタンス化された場合のDescriptor Controllerインターフェイス
6.1.1.1. 内部的にインスタンス化された場合のDescriptor Controllerインターフェイス x
6.1.1.1.1. 読み出しデータムーバー 6.1.1.1.2. Read Descriptor Controller Avalon-MMマスター・インターフェイス 6.1.1.1.3. Write Descriptor Controller Avalon-MMマスター・インターフェイス 6.1.1.1.4. 読み出しディスクリプター・テーブルAvalon-MMスレーブ・インターフェイス 6.1.1.1.5. 書き込みディスクリプター・テーブルAvalon-MMスレーブ・インターフェイス
6.1.1.3. 外部的にインスタンス化された場合のDescriptor Controllerインターフェイス x
6.1.1.3.1. Avalon-ST Descriptorソース
6.1.2. アプリケーション層へのAvalon-MM DMAインターフェイス x
6.1.2.1. バーストおよび非バーストAvalon-MMモジュール信号 6.1.2.2. 非バーストスレーブのモジュール 6.1.2.3. 32ビットのControl Register Access (CRA) スレーブ信号 6.1.2.4. バースト・スレーブ・モジュール
6.1.3. クロックおよびリセット x
6.1.3.1. クロック 6.1.3.2. リセット
6.1.4. 割り込み x
6.1.4.1. エンドポイントのMSI割り込み 6.1.4.2. レガシー割り込み
6.1.6. シリアルデータ、PIPE、ステータス、リコンフィグレーション、およびテスト・インターフェイス x
6.1.6.1. シリアル・データ・インターフェイス 6.1.6.2. PIPEインターフェイス 6.1.6.3. Hard IP Statusインターフェイス 6.1.6.4. Hard IP Reconfiguration 6.1.6.5. テスト・インターフェイス
7. レジスター x
7.1. コンフィグレーション・スペース・レジスター 7.2. Avalon-MM DMAブリッジのレジスター
7.1. コンフィグレーション・スペース・レジスター x
7.1.1. レジスターアクセスの定義 7.1.2. PCIコンフィグレーション・ヘッダー・レジスター 7.1.3. PCI Express機能構造 7.1.4. インテル定義のVSEC Capabilityヘッダー 7.1.5. 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 7.1.6. Uncorrectable Internal Error Mask (修正不可能な内部エラーマスク) レジスター 7.1.7. Correctable Internal Error Status (修正可能な内部エラーステータス) レジスター 7.1.8. Correctable Internal Error Mask (修正可能な内部エラーマスク) レジスター
7.1.4. インテル定義のVSEC Capabilityヘッダー x
7.1.4.1. インテル定義のVendor Specificヘッダー 7.1.4.2. Intel Marker 7.1.4.3. JTAG Silicon ID 7.1.4.4. ユーザーによるコンフィグレーション可能なデバイスおよびボードID
7.2. Avalon-MM DMAブリッジのレジスター x
7.2.1. PCI Express Avalon-MMブリッジのレジスター・アドレス・マップ 7.2.2. DMA Descriptor Controllerレジスター
7.2.1. PCI Express Avalon-MMブリッジのレジスター・アドレス・マップ x
7.2.1.1. Avalon-MM to PCI Express割り込みステータスレジスター 7.2.1.2. Avalon-MM to PCI Express割り込みイネーブルレジスター 7.2.1.3. 高性能Avalon-MM 32ビットのスレーブモジュールのアドレスマッピング 7.2.1.4. エンドポイント用のPCI Express to Avalon-MM Interrupt StatusレジスターおよびEnableレジスター 7.2.1.5. PCI Express Configuration Informationレジスター
7.2.2. DMA Descriptor Controllerレジスター x
7.2.2.1. 読み出しDMA内部Descriptor Controllerレジスター 7.2.2.2. 書き込みDMA内部Descriptor Controllerレジスター
8. DMA Descriptor Controllerのプログラミング・モデル x
8.1. 読み出しDMAの例 8.2. 書き込みDMAの例 8.3. 同時読み書きDMA用のソフトウェア・プログラム 8.4. 読み出しDMAおよび書き込みDMAのディスクリプター・フォーマット
9. Avalon-MMルートポートのプログラミング・モデル x
9.1. ルートポートTLPデータ制御およびステータスレジスター 9.2. TLPの送信 9.3. ノンポステッド・コンプリーションTLPの受信 9.4. CRAインターフェイスを使用したBAR0の読み出しおよび書き込みの例
10. Avalon-MMテストベンチおよびデザイン例 x
10.1. Avalon-MMエンドポイント・テストベンチ 10.2. エンドポイントのデザイン例 10.3. Avalon-MMテスト・ドライバー・モジュール 10.4. Root Port BFM 10.5. BFMプロシージャーおよびファンクション
10.2. エンドポイントのデザイン例 x
10.2.1. BAR設定
10.4. Root Port BFM x
10.4.1. 概要 10.4.2. 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 10.4.3. 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 10.4.4. 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 10.4.5. BFMメモリーマップ
10.5. BFMプロシージャーおよびファンクション x
10.5.1. ebfm_barwrプロシージャー 10.5.2. ebfm_barwr_immプロシージャー 10.5.3. ebfm_barrd_waitプロシージャー 10.5.4. ebfm_barrd_nowtプロシージャー 10.5.5. ebfm_cfgwr_imm_waitプロシージャー 10.5.6. ebfm_cfgwr_imm_nowtプロシージャー 10.5.7. ebfm_cfgrd_waitプロシージャー 10.5.8. ebfm_cfgrd_nowtプロシージャー 10.5.9. BFMコンフィグレーション・プロシージャー 10.5.10. BFM共有メモリー・アクセス・プロシージャー 10.5.11. BFMログおよびメッセージ・プロシージャー 10.5.12. Verilog HDL Formattingファンクション
10.5.9. BFMコンフィグレーション・プロシージャー x
10.5.9.1. ebfm_cfg_rp_epプロシージャー 10.5.9.2. ebfm_cfg_decode_barプロシージャー
10.5.10. BFM共有メモリー・アクセス・プロシージャー x
10.5.10.1. 共有メモリー定数 10.5.10.2. shmem_writeタスク 10.5.10.3. shmem_readファンクション 10.5.10.4. shmem_display Verilog HDLファンクション 10.5.10.5. shmem_fillプロシージャー 10.5.10.6. shmem_chk_okファンクション
10.5.11. BFMログおよびメッセージ・プロシージャー x
10.5.11.1. ebfm_display Verilog HDLファンクション 10.5.11.2. ebfm_log_stop_sim Verilog HDLファンクション 10.5.11.3. ebfm_log_set_suppressed_msg_maskタスク 10.5.11.4. ebfm_log_set_stop_on_msg_mask Verilog HDLタスク 10.5.11.5. ebfm_log_open Verilog HDLファンクション 10.5.11.6. ebfm_log_close Verilog HDLファンクション
10.5.12. Verilog HDL Formattingファンクション x
10.5.12.1. himage1 10.5.12.2. himage2 10.5.12.3. himage4 10.5.12.4. himage8 10.5.12.5. himage16 10.5.12.6. dimage1 10.5.12.7. dimage2 10.5.12.8. dimage3 10.5.12.9. dimage4 10.5.12.10. dimage5 10.5.12.11. dimage6 10.5.12.12. dimage7
11. トラブルシューティングおよびリンクの監視 x
11.1. トラブルシューティング 11.2. PCIe Link Inspectorの概要
11.1. トラブルシューティング x
11.1.1. Polling.Activeステートを超えて進行できないシミュレーション 11.1.2. ハードウェア立ち上げに関する問題 11.1.3. リンク・トレーニング 11.1.4. サードパーティー製PCIeアナライザーの使用
11.2. PCIe Link Inspectorの概要 x
11.2.1. PCIe* Link Inspectorハードウェアの概要
11.2.1. PCIe* Link Inspectorハードウェアの概要 x
11.2.1.1. PCIe* Link Inspectorのイネーブル化 11.2.1.2. PCIe* Link Inspectorの起動 11.2.1.3. PCIe* Link InspectorのLTSSM監視 11.2.1.4. コンフィグレーション・スペースおよびトランシーバー・レジスターへのアクセス 11.2.1.5. 追加のステータスコマンド
11.2.1.3. PCIe* Link InspectorのLTSSM監視 x
11.2.1.3.1. LTSSM監視レジスター 11.2.1.3.2. ltssm_save2file <file_name> 11.2.1.3.3. ltssm_file2console 11.2.1.3.4. ltssm_debug_check 11.2.1.3.5. ltssm_display <num_states> 11.2.1.3.6. ltssm_save_oldstates
11.2.1.4. コンフィグレーション・スペースおよびトランシーバー・レジスターへのアクセス x
11.2.1.4.1. PCIe* Link Inspectorコマンド 11.2.1.4.2. NPDME PLLおよびチャネルコマンド 11.2.1.4.3. レジスター・アドレス・マップ
11.2.1.5. 追加のステータスコマンド x
11.2.1.5.1. PLLロックおよびキャリブレーション・ステータス・レジスターの表示
A. PCI Expressコア・アーキテクチャー x
A.1. トランザクション層 A.2. データリンク層 A.3. 物理層
B. 改訂履歴 x
B.1. PCI Express* 用のインテルStratix 10 HタイルおよびLタイル Avalon® メモリー・マップド・ハードIPユーザーガイドの改訂履歴
1. 概要
2. クイック・スタート・ガイド
3. インターフェイスの概要
4. パラメーター
5. IPコアを使用したデザイン
6. ブロックの説明
7. レジスター
8. DMA Descriptor Controllerのプログラミング・モデル
9. Avalon-MMルートポートのプログラミング・モデル
10. Avalon-MMテストベンチおよびデザイン例
11. トラブルシューティングおよびリンクの監視
A. PCI Expressコア・アーキテクチャー
B. 改訂履歴

10.2. エンドポイントのデザイン例

このデザイン例は、ネイティブEndpoint、DMAアプリケーション、およびRoot Port BFMで構成されています。書き込みDMAモジュールは、EndpointメモリーからRoot Complex (RC) メモリーへの書き込み動作を実装します。読み出しDMAは、RCメモリーからEndpointメモリーへの読み出し動作を実装します。

ハードウェア・プラットフォームで動作している場合、Root Complexプロセッサーで実行されているソフトウェア・アプリケーションは、通常DMAを制御します。シミュレーションでは、生成されたテストベンチはこのデザイン例とともに、DMA動作を制御するVerilog HDLのBFMドライバーモジュールを提供します。この例はPCI Expressリンク以外のハードウェア・インターフェイスに依存していないため、システムの初期ハードウェア検証にデザイン例を使用できます。

システム生成により、Verilog HDLでエンドポイント・バリアントが作成されます。テストベンチ・ファイルは、現在のリリースのVerilog HDLでのみ使用可能です。

注:

MSIを使用してDMAテストを実行するには、PCI Express/PCI Capabilitiesページの Number of MSI messages requestedパラメーターを少なくとも2に設定する必要があります。

DMAデザインの例では、すべてのメモリーブロックのDMAレジスターにアクセスすることなく、断片化された大量のメモリーを転送できるアーキテクチャーを使用しています。各メモリーブロックについて、DMAデザインの例では、次の情報を含むディスクリプター・テーブルを使用します。

  • 転送のサイズ
  • ソースのアドレス
  • 送信先のアドレス
  • ソフトウェア・アプリケーションまたはBFMドライバーとDMAモジュール間のハンドシェイク動作を設定する制御ビット
注: DMAデザインの例では、DWORDアライメントされたアクセスのみがサポートされています。DMAデザイン例は、ECRC転送をサポートしていません。

BFMドライバーはディスクリプター・テーブルをBFM共有メモリーに書き込み、そこからDMAデザインエンジンがDMA読み出し、DMA書き込み、またはその両方のディスクリプター・テーブルを継続的に収集します。転送の開始時に、BFMはEndpoint DMA制御レジスターをプログラムします。DMA制御レジスターは、ディスクリプター・テーブルの総数および最初のディスクリプター・テーブルのBFM共有メモリーアドレスを示します。DMA制御レジスターをプログラムした後、DMAエンジンは、DMA読み出しおよびDMA書き込みの両方でBFM共有メモリーからディスクリプターを継続的にフェッチし、各ディスクリプターのデータ転送を実行します。

次の図は、外部RC CPUに接続されたデザイン例のブロック図を示しています。

図 69. シミュレーションの最上位DMAの例

ブロック図には以下の要素が含まれています。

  • DMAアプリケーションは、PCI Express用のインテルStratix 10ハードIPのAvalon-MMインターフェイスに接続します。接続は、以下のインターフェイスで構成されています。
    • Avalon-MM RXマスターは、ハードIPブロックからTLPヘッダーおよびデータ情報を受信します。
    • Avalon-MM TXスレーブは、TLPヘッダーおよびデータ情報をハードIPブロックに送信します。
    • Avalon-MMコントロール・レジスター・アクセス (CRA) IRQポートは、ハードIPブロックからのMSI割り込みを要求します。
    • サイドバンド信号バスは、コンフィグレーション情報などのスタティック情報を伝送します。
  • BFM共有メモリーは、DMA読み出しおよびDMA書き込み動作のディスクリプター・テーブルを格納します。
  • Root Complex CPUおよび関連する PCI Express* PHYは、Root Portを使用してエンドポイント・デザイン例に接続します。

エンドポイント・デザイン例およびアプリケーションは、次の目的を達成します。

  • Avalon-MMプロトコルを使用して、 PCI Express* 用のインテルStratix 10ハードIPにインターフェイス接続する方法を示します。
  • PCI Express* リンク上で、メモリーの読み出しおよび書き込みトランザクションを開始するDMAチャネルを提供します。

DMAデザイン例の階層は、次のコンポーネントから構成されています。

  • DMA読み出しおよびDMA書き込みモジュール
  • エンジンごとに2つのAvalon-MMインターフェイスを使用するオンチップEndpointメモリー (Avalon-MMスレーブ)

RCスレーブモジュールは通常、Endpointのオンチップ・バッファー・メモリーをターゲットとするダウンストリーム・トランザクションを駆動します。これらのターゲット・メモリー・トランザクションは、DMAエンジンをバイパスします。さらに、RCスレーブモジュールはパフォーマンスを監視し、受信メッセージTLPを確認します。


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