AXI4-Stream 实战 / DMA 与 DDRDMA · DDR · CACHE OWNERSHIP · ILA

FPGA 系统级:DMA 与 DDR 数据搬运

从一段可靠的流式电路,走到 CPU、缓存、DMA 和 DDR 共同参与的系统。六章沿同一工程逐步建立功能与性能证据。

平台迁移ZedBoard · Zynq-7020

前章 Basys 3 没有本实验需要的 PS / DDR;复用流式方法,明确硬件边界。

同一数据通路DDR → DMA → PL → DMA → DDR

100 / 75 / 100 MHz,两个跨域 FIFO,一个逐字节 XOR 变换器。

可执行验证13 项本地用例

12次软件传输基线、6类软件故障、5种RTL场景与1项包尾故障检出。

从第一笔传输,走到可解释的系统性能

01

从 AXI4-Stream 到 DMA / DDR 系统

明确平台迁移、数据契约与软硬件分工,先在本机跑通同一套控制流程。

本章交付:单包与字节契约 · 本机基线
02

搭建 PS、DMA、DDR 与跨域通路

建立可复建的 Block Design、地址图、双时钟复位和实现检查点。

本章交付:BD / 地址图 · 时钟复位 · XSA
03

运行第一笔 DDR 往返与软件校验

从 XSA 建立 standalone 应用,先接收后发送,加入超时、状态与实际长度检查。

本章交付:先收后发 · 超时 / 状态 / 长度
04

管理缓存与缓冲区所有权

解释 HP0 非一致性路径,复现漏 clean、漏 invalidate 与缓存行共享问题。

本章交付:所有权转移 · clean / invalidate
05

测量有效吞吐与定位系统瓶颈

分开 DMA 窗口、缓存所有权窗口和 DDR 流量,建立可复算性能记录。

本章交付:原始 ticks · 统计窗口 · 瓶颈证据
06

用 ILA 与状态寄存器闭环排障

对齐软件日志、包边界和流控现场,区分无包尾、地址错误、缓存错误与性能瓶颈。

本章交付:本域采集 · 故障复现 · 完整恢复

完成课程时,你应该拥有

  • 冻结的硬件配置、DDR地址图和时钟复位检查记录。
  • 带超时、状态、实际长度及逐字节校验的软件应用。
  • 缓存所有权协议与可重复故障注入结果。
  • 可复算的板上测量日志、同版本 ILA 证据和复测结论。

返回 AXI4-Stream 与异步 FIFO 课程,复习握手、包边界与跨域缓冲。