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【FPGA XDMA AXI Bridge 模式】PCIe:BARs 和 AXI:BARs 含义解析

news 2025/7/15 11:36:31

一. XDMA IP核两种模式

Xilinx的 DMA/Bridge Subsystem for PCI Express IP核中，支持普通的XDMA模式，但是这种模式只允许主机端发起PCIe 读写请求，FPGA内部无法主动发起读写请求，也即FPGA无法主动读写HOST的内存。

而该IP核的另一种模式，AXI Bridge模式则支持HOST主动读写，以及FPGA主动读写。该模式下有个参数需要配置，分别是PCIe:BARs以及AXI:BARs。而上述的普通模式只有PCIe:BARs需要配置。下面详细说说这两个参数的含义。

首先要明确一点，在基于FPGA的PCIe子系统中，主机HOST想要访问PCIe Endpoint（FPGA）中的寄存器（假设寄存器名为gpio_ctrl）数据时，会涉及到三个重要的地址。

PCIe 寄存器中的Bar寄存器中存放的值。该值表示的是一个HOST端的地址。HOST想要访问PCIe Endpoint端中的寄存器时，有且仅能通过这个地址去访问。关于这个地址会被设置成多少，完全取决于HOST系统的BIOS程序，在主机上电时自己决定的，跟FPGA端的任何一个地址都无关。
gpio_ctrl寄存器在映射在FPGA域内的地址。此地址可在vivado中的Address Editor或Address Map中找到。在FPGA内部想访问这个寄存器时，直接访问在Address Editor查到的地址即可。但是在HOST端，则不行。
XDMA IP核中的PCIe to AXI Translation中填的地址。该地址表示HOST端访问FPGA内部地址时的偏移量。

以一个例子说明这三个地址的关系以及转化过程。假设Bar寄存器为0x1000，gpio_ctrl寄存器在FPGA内部的地址为0x4000_0000，XDMA IP核中的PCIe to AXI Translation设置为0x1000_0000。
在这里插入图片描述

同样，在基于FPGA的PCIe子系统中，FPGA中的IP想要访问主机HOST的内存时，需要涉及到两个重要的地址。

如下图所示，PCIe IP中的AXI:BARs栏目下，需要设置AXI BARs的数量，这里以3为例子，即一共有三个AXI BAR。每个AXI BAR都需要设置一个**"AXI to PCIe Translation"地址**，该地址表示要访问的主机端的基地址。这里一共可以设置三个主机端的物理地址（BAR0= 0x10_0000，BAR1= 0x200_0000，BAR2= 0x3000_0000），后续通过2（下文）的地址进行访问。
这个PCIe IP核在FPGA AXI域中映射地址。如下图所示，由于1中设置了三个AXI BARs，所以可以在Address Editor看到有三个BAR的地址，我们可以设置每一个BARs在FPGA域中的地址，以及每一个BARs的大小。后续通过这些地址去访问HOST中的物理内存。

以一个例子说明这两个地址的关系以及转化过程。假设当前FPGA中想要访问主机端物理内存为0x200_0001处的数据。那么此时在FPGA中需要读取 “BAR1的地址” 加上 “0x200_0001减去 AXI to PCIe Translation”。
也即是在FPGA中读取 0x00_A010_0000 + 0x200_0001 - 0x200_0000 = 0x00_A010_0001 处的内存。即可完成对HOST端0x200_0001处物理内存的访问。