基于JESD204B和PCIe DMA的多通道数据采集和回放系统

2022-12-13,,,

基于JESD204B和PCIe DMA的多通道数据采集回放系统

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:

    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

    每个通道的采集和回放DMA地址队列深度大于32
    多通道DMA引擎,支持连续式DMA(CDMA)和链式DMA(SGDMA)
    支持MSI中断机制,传统的寄存器读写
    支持H2C(Host to Card)和C2H(Card to Host)的全双工数据传输
    支持JESD204B接口的AD和DA芯片,比如ADS54J60,AD9164等
    支持DDR3-1600和DDR4-2400接口的内存颗粒或内存条
    自适应PCIe链路速率:PCIe 1.0,PCIe 2.0,PCIe 3.0和PCIe 4.0和宽度:PCIe x1,PCIe x2,PCIe x4,PCIe x8,PCIe x16
    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:

    PCIe接口
    DDR3/DDR4接口
    JESD204B接口

性能指标:

    PCIe 2.0 x4:DMA Read(C2H)速率大于1750MB/s,DMA Write(H2C)速率大于1710MB/s
    PCIe 2.0 x8:DMA Read(C2H)速率大于3490MB/s,DMA Write(H2C)速率大于3400MB/s
    PCIe 3.0 x8:DMA Read(C2H)速率大于6570MB/s,DMA Write(H2C)速率大于6410MB/s
    64bit DDR3-1600,72bit DDR3-1600,64bit DDR4-2400,72bit DDR4-2400
    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):

    LUTs:6265,FFs:14289,BRAM:80,PCIe:1

8通道CDMA资源使用(XC7K325为例,PCIe 2.0 x4):

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

8通道SGDMA资源使用(XC7K325为例,PCIe 2.0 x4):

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

8通道CDMA资源使用(XC7K325为例,PCIe 2.0 x8):

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

8通道SGDMA资源使用(XC7K325为例,PCIe 2.0 x8):

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

8通道CDMA资源使用(XCKU060为例,PCIe 3.0 x8):

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

8通道SGDMA资源使用(XCKU060为例,PCIe 3.0 x8):

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

可交付资料:

    详细的用户手册
    Design File:Post-synthesis EDIF netlist or RTL Source
    Timing and layout constraints,Test or Design Example Project
    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。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的相关教程结束。

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