Hello-FPGA CoaXPress 2.0 FPGA HOST IP Core PCIe Demo User Manual

目录

1 说明 4

2 设备连接 7

3 VIVADO FPGA工程 8

4 调试说明 9

图 1‑1 资料目录 4

图 1‑2 VIVADO工程目录结构 5

图 1‑3 VS软件工程目录 5

图 1‑4 CXP HOST PCIe Block Design 5

图 1‑5 VS工程 6

图 1‑6 CXP camera 6

图 1‑7 KC705搭载Hello-FPGA CoaXPress 2.0 FMC子卡 7

图 2‑1 KC705 开发板 8

图 3‑1 VIVADO工程 8

图 3‑2 XDMA控制器 9

图 3‑3 CXP IP实例化 9

图 4‑1 连接相机并完成视频拍摄与显示 10

表 1‑1 LINK速率配置 7

说明

本手册针对Helllo-FPGA的CoaXPress 2.0 HOST FPGA IP Core PCIe demo工程，用于演示IP的使用方法、配置流程，使用上位机采集到相机真实的图像并在界面上完成显示。通过该demo提供了1个较为完整的系统级演示，方便用户更加直观的评估IP

Demo 特点功能如下：

• Demo 分为FPGA工程与Windows 驱动及其应用程序，利用XDMA搭建PCIe接口，并利用PCIe接口及其驱动，实现对CoaXPress HOST IP的配置、数据读取。
• 当前代码适用于Xilinx KC705 评估板，其它评估板请联系我们咨询；
• 使用KC705 FMC HPC接口，搭载Hello-FPGA 4 channel receiver 子卡；
• 使用EoSens 2.0CXP2 系列相机进行演示；
• 使用VIVADO 2017.3(我们测试了2019.1和2020.2，PCIe IP使用有问题，暂时仅支持2017.3)、Windows10台式计算机；
• VIVADO 工程使用block design形式提供；
• LINK配置为1个相机，4个LINK，设备发现阶段使用0x38配置，即3.125Gbps，设备采集阶段使用0x48配置，即6.125Gbp，如果相机不支持对应速率，请修改代码后进行测试，请注意KC705不支持10Gbps和12.5Gbps速率，KU/ZU等支持；
• 使用vs2022或者其它版本调试windows驱动与应用程序；
• IP使用网表形式提供，参数无法修改，如需不同LINK配置，请联系Info@hello-fpga ；
• 其它相关IP使用加密方式提供；

文件列表：

顶层文件夹

cxp_host_pcie 示例FPGA工程

IPs 工程依赖的IP文件

Kc705评估板手册

user manual

图 ‑1 资料目录

下图展示了cxp_host_pcie内部的目录结构，直接使用VIVADO 2017.3打开 *.xpr工程文件即可。

图 ‑2 VIVADO工程目录结构

图 ‑3 VS软件工程目录

利用XDMA Subsystem 构建PCIe 及其DMA控制器，MIG DDR作为板上缓存，用于缓存高速图像数据并完成DMA操作，AXI Interconnect作为系统总线树，CoaXPress IP以及MIG等均挂载在总线树上，方便XDMA灵活方位其内存完成寄存器读写、DMA读写操作。

图 ‑4 CXP HOST PCIe Block Design

VS工程采用C++面向过程驱动、C#面向对象驱动以及C# 应用程序组成，C++驱动负责具体功能实现，C# 应用程序最终通过C# 驱动调用C++ API实现相机的连接、配置、图像读取、图像显示等功能，用于用户更加直观的评估IP。

图 ‑5 VS工程

图 ‑6 CXP camera

图 ‑7 KC705搭载Hello-FPGA CoaXPress 2.0 FMC子卡

表 ‑1 LINK速率配置

速率配置	Downlink速率	最大速率
0x28	1.250 Gbps	1.000 Gbps
0x30	2.500 Gbps	2.000 Gbps
0x38	3.125 Gbps	2.500 Gbps
0x40	5.000 Gbps	4.000 Gbps
0x48	6.250 Gbps	5.000 Gbps
0x50 (1)	10.000 Gbps	8.000 Gbps
0x58 (1)	12.500 Gbps	10.000 Gbp

设备连接

设备包含：

1. Camera，camera 请按照厂商要求连接电源，FMC子板提供了对应POE功能，但是KC705开发板供电能力不足，因此依然需要连接相机电源；
2. Camera 与CXP HOST FMC子卡连接，请注意LINK 序号一一对应，使用CXP同轴线缆完成连接；
3. Demo使用JTAG启动模式，PCIe lane size对应选择X8模式；
4. Demo需要将KC705插入台式计算机的PCIe插槽内，注意KC705不是标准3U板卡，需要注意其机械尺寸，使用合适的机箱；

图 ‑1 KC705 开发板

VIVADO FPGA工程

使用VIVADO 2020.2 打开。

图 ‑1 VIVADO工程

如下图所示，系统使用Xilinx XDMA控制器作为PCIe与DMA核心，使用PCIe Gen2x8配置。

图 ‑2 XDMA控制器

图 ‑3 CXP IP实例化

调试说明

连接好硬件后，烧录bit文件，安装PCIe内核驱动，然后重启计算机，打开VS工程重新编译，运行basic test C#应用程序，然后即可看到相机连接成功、拍摄图像正常。Demo软件使用源码方式提供，用户可以任意修改参数完成调试。

图 ‑1 连接相机并完成视频拍摄与显示