AR# 50826 『ブロックRAM から OCM へのキャッシュ コヒーレントの CDMA 転送 』を試した
HW関連の研究室でZynq All Programmable SoCを触っています。
正直Xilinxのマニュアルは難しすぎてよくわからない・・・体系的に学べるといいのだけれど。
オンチップメモリ（OCM）への書き込みをテストするために調べていたら、以下のページが見つかった。
https://japan.xilinx.com/support/answers/50826.htmljapan.xilinx.com
今回はこれを試してみた。自分なりの解釈とかのメモを残す。
このアプリケーションは何か
このアプリケーションはBRAMの64箇所に0x01から0x40の値を、OCMの64箇所に0xCDの値をセットした後、CDMA(Central Direct Memory Access)を使用してBRAMからOCMへデータを送信する。送信後OCMの64箇所の値が0x01から0x40になっていれば成功。
BRAM
FPGA上に配置することができるRAM。BRAM Generator IPがBRAM本体で、データの送受信はBRAM Controllerで動作させる。
OCM
256KBのオンチップメモリがPS上のAPU内に存在する。ACPポートは直接ここにつながっている？（よくわかっていない）
手順（いつものやつ。この本とかに詳しく書いています。）
1. プロジェクトをダウンロードしてVivadoで開いてビットストリーム生成
2. Export HardwareしてSDK(SDSoC)起動
3. File -> New -> Application Projectを選択、Hello Worldプロジェクトを作成し、添付されているhello_axi_cdma.cの内容をhelloworld.cにコピペ
4. Xilinx Toolsを開いてProgrammable FPGAを選択してビットストリーム書き込み
5. Build Allして実行用のelfファイル作成。右クリックしてRun As -> Launch On Hardware (System Debugger)を選択。
6. TeraTermなどから出力を確認（ポートレート115200に設定）
これで動けばよかったのだけど動かなかった。OCMの値全てが0xCDのままになっていた。
修正箇所
結論から言えば、サンプルソースの53行目を
Xil_SetTlbAttributes(0xFFF00000,0x14c0e);
から
Xil_SetTlbAttributes(0xFFF00000,0x14de2);
に修正。
あるいは、Xil_SetTlbAttributes(0xFFF00000,0x14c0e);をコメントアウトし、
CDMAによる転送が終了した後の121行目などに、
Xil_DCacheInvalidateRange(dstCPU, 64*8);
を挿入。
Xil_SetTlbAttributesとは何か
色々調べてみると、TRM（テクニカルリファレンスマニュアル）UG585の73ページ図3-5にページエントリのフォーマットが書いてある。
またココによると図のSectionの欄が空欄になっているけどSuperSectionと同じらしい。
TEX[2:0], C, Bなどのビットが大切らしい。DomainとかXNとかnGは謎パラメタ・・・
Xil_SetTlbAttributesはキャッシュのポリシーなどを変更するための関数であるということがわかった。
0x14c0eは2進表記で0001_0100_1100_0000_1110 C=1 B=1 キャッシュ属性は「ライトバック、書き込み割り当てなし」
これだとキャッシュが有効になっているのでCDMAが成功していてもアプリケーションは古い値を参照してしまう。
0x14de2は2進表記で0001_0100_1101_1110_0010 C=0 B=0 キャッシュ属性は「キャッシュ不可」
キャッシュを切ることによってアプリケーションは正しい値を参照することができる。
CDMAやDMAを使用したとき、古い値を参照しないように気を付ける必要があるらしい。
DMAを使用したときは Xil_SetTlbAttributesなんて使っていなかったなと思って、Xil_DCacheInvalidateRangeを試したところ、これでもOKだった。
この関数だと、指定したアドレス範囲のデータに関してのみキャッシュが無効化され、新しい値が参照されるようになる。
その他
DMAを使用したときはVivadoでビットストリームを生成したときに出力されるドライバファイルxaxidma.h内で宣言される関数XAxiDma_SimpleTransferを使用してデータ送受信を行っていた。このサンプルアプリケーションにはそのような関数が含まれておらず、最初は意味がわからなかった。
CDMAのリファレンスを読んでみたところ解決した。
CDMAの制御レジスタを直接変更することでエラー割り込み、終了割り込みの有効化・送受信先アドレスの設定・データ転送開始を制御している。
また、ダウンロードしたサンプルのデザインを実行しても動かなかったので、手作業で回路を作り直した。
Vivado内でBRAMを配置した際にBRAMのサイズが変更できずに困っていたところ、以下のようなリンクを発見した。
https://forums.xilinx.com/t5/Design-Entry/how-to-edit-bram-controller-bram-memory-size/td-p/637284
BRAM GeneratorのWidthとDepthの欄はマスター側によって自動的に決まると書いてあった。
BRAMコントローラでBRAMのサイズを変更できないな～と思っていたら、Address EditorでBRAMコントローラに与えるアドレス範囲を変更することでBRAMのサイズが変更できる。
コード
Xilinxのサンプルコードを修正・コメント文を追加したものをおいておきます。
gist.github.com
分からないことも多いまま試行錯誤しているので、間違っているところなどあれば教えてください。
