なひたふJTAG日記

EZ-USB FX3とFPGAをつないで、転送速度が207MB/secまでいきました。

実験に使ったボードは特電のFX3評価ボードです。

といっても、この速度を出すにはいろいろ条件があるのですが・・

最初に、前の記事で皆様にコメントいただいたようなepCfg.burstLen=15や、ディスクリプタの変更を行ってみたのですが、それだけでは速度が出ませんでした。なんでだろうと思って、Cypressのアプリケーションノート「AN65974」の中にあるファームウェアをためしてみると、FPGAとつなぐSlaveFIFOで207MB/secでました。

ただ、AN65974 のファームウェアは、SlaveFIFOを32bit幅で扱います。すると、データバスの能力は400MB/secなのですが、その約半分しか出ていないことになります。またデータバスを32bitにしてしまうと、FPGAの利用可能なピンが減ってしまうので、できればやりたくありません。（カメラがつなげられないでしょ？）

そこで、なんとか16bit幅で高速にできないものかと考えました。

まず、AN65974にある

#define CY_FX_SLFIFO_GPIF_16_32BIT_CONF_SELECT (1) 

を

#define CY_FX_SLFIFO_GPIF_16_32BIT_CONF_SELECT (0) 

にしてみました。これはダメ。GPIFが32bit用にコンフィギュレーションされているのか、うんともすんともいいません。

よくわからないのですが、AN65974と見比べながらいろいろな部分を参考に変えていったら、16bit幅でも130MB/secが出るようになりました。

たぶん、

#define CY_FX_SLFIFO_DMA_BUF_COUNT      (2)

を

#define CY_FX_SLFIFO_DMA_BUF_COUNT      (4)

にすることが効いたのだと思います。


このときのデータバスの波形を次の写真に示します。

こんな感じで間欠動作しています。１回のバーストが82μ秒なので、おそらく8192バイトのデータが入っていると思われます。このような感じで、82μ秒バーストして、40μ秒ほど休んで、バーストして、休んでを繰り返しているので、データバスの使用率は67%程度になります。データバスは16bitにしているので、130MB/secくらいになります。

で、この67%というのがある意味「FX3の結構いい数値」なんじゃないかなと思います。

たとえば、githubにnoritanさんが作ってくださったDMA MultiChannelのサンプルがあります。これはFX3内部で何らかのデータを発生させてBulkInでとってくるものなのですが、速度は270MB/secでした。このサンプルはチップ内部で完結しているのでバス幅は32bitと考えると、やはり使用率は65%です。

やりかたをまとめると、まず、SlaveFIFOSyncをもってきて、

1. cyfxslfifosync.hにある #define CY_FX_SLFIFO_DMA_BUF_COUNT が2になっているので、4にする。
2. cyfxslfifosync.cにある、dmaCfg.sizeとepCfg.burstLenを変更する。
   ・ epCfg.burstLen = 16;
   ・ dmaCfg.size  = size * 16;
3. cyfxslfifousbdscr.cにあるデスクリプタの定義、「CY_U3P_SS_EP_COMPN_DESCR」の中の
       0x00, /* Max no. of packets in a burst : 0: burst 1 packet at a time */
   という行を
       0x0f, /* Max no. of packets in a burst : 0: burst 1 packet at a time */
   に変更する。(2か所 153行目と168行目)

バスの帯域をMaxに使うことはできないけど、余裕で100MBを超えられることは確認できました。簡単にPCI Express x1の速度を超えられるのです。バスの帯域は最大値の67%くらいというのが現実的なラインなのかもしれません。

次はFPGA内部のロジックと正しくデータを受け渡しするための方法について考えてみたいと思います。

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なお、特電のFX3評価ボードは在庫残りわずかになってきました。次のロットは年明けになると思いますので、ご興味をお持ちの方はおはやめにお願いします。