以下文章來(lái)源于OpenFPGA，作者碎碎思

你有沒(méi)有遇過(guò)這種情況：系統(tǒng)里有兩塊 FPGA 或者 FPGA + CPU + FPGA，需要它們之間高速、低延遲、可靠地互傳數(shù)據(jù)，甚至需要像訪問(wèn)本地內(nèi)存那樣訪問(wèn)對(duì)方的寄存器與 BRAM?這時(shí)候傳統(tǒng)的 SPI / UART /以太網(wǎng)通信帶來(lái)的延遲、帶寬與開(kāi)銷就顯得捉襟見(jiàn)肘。

什么是 Chip2Chip + Aurora 通信?

先說(shuō)兩個(gè)組件：

Aurora 協(xié)議：Xilinx 提供的一種輕量級(jí)串行高速鏈路協(xié)議，適合 FPGA 間用高速串行收發(fā)器(GT 或 GTY / SERDES)連接。好處是延遲低、鏈路效率高。

Chip2Chip IP 核：Chip2Chip(AXI Chip2Chip)是一款由 Xilinx (AMD) 公司提供 的低引腳數(shù)、高性能AXI協(xié)議軟核IP，主要用于實(shí)現(xiàn)多設(shè)備SoC系統(tǒng)中的FPGA與SoC之間的高效通信。它通過(guò)通道復(fù)用、數(shù)據(jù)寬度轉(zhuǎn)換和支持多種物理層接口(如SelectIO和Aurora)，能夠?qū)XI4和AXI4-Lite接口透明地橋接起來(lái)，可以讓一個(gè) FPGA 向另一個(gè) FPGA(或一個(gè)擁有對(duì)應(yīng) IP 的芯片)發(fā)起 AXI 或 AXI-Lite 總線訪問(wèn)，就好像對(duì)方走在自己的地址圖里那樣，讀寫(xiě)對(duì)方的內(nèi)存或寄存器。

接下來(lái)我們就使用Chip2Chip + Aurora 實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的DEMO。

實(shí)際用例

在這個(gè)例子里，用的是 Aurora 64b/66b，速率 10.3125Gbps。

Chip2Chip 的 主端會(huì)對(duì)外提供 AXI 接口(如果啟用了，還會(huì)有 AXI-Lite 接口)。這樣一來(lái)，不管是片上的處理器、MicroBlaze，還是其他的 AXI master，都能通過(guò)這個(gè) IP 發(fā)起讀寫(xiě)操作，去訪問(wèn)對(duì)端設(shè)備的 AXI 地址空間。

把 Chip2Chip IP 接到 Aurora 上其實(shí)很簡(jiǎn)單，主要就是連上復(fù)位、初始化邏輯，還有一些狀態(tài)信號(hào)(比如 channel_up)。

在測(cè)試的時(shí)候，主端這邊掛了一個(gè) AXI Traffic Generator 來(lái)制造讀寫(xiě)流量，通過(guò) Chip2Chip 傳過(guò)去。

在 從端這邊，隨便接個(gè) BRAM，讓它當(dāng)成內(nèi)存映射的目標(biāo)。

時(shí)鐘這塊，兩邊的配置保持一致：初始化時(shí)鐘 50MHz，AXI 時(shí)鐘 200MHz，GT 參考時(shí)鐘用的是 156.25MHz。

這些子模塊(BDCs)最后會(huì)組合在頂層 IP Integrator 里，里面還會(huì)連收發(fā)器(GTs)和時(shí)鐘管理模塊(比如 Clocking Wizard 之類的)。

要注意的一點(diǎn)是：主從兩邊的地址映射一定要對(duì)齊，否則互相訪問(wèn)時(shí)就會(huì)錯(cuò)位。

這種架構(gòu)可以直接拿來(lái)仿真，不用真的接兩塊板子。仿真的時(shí)候你能看到：

先在主端這邊發(fā)起 AXI 寫(xiě)操作

過(guò)一小會(huì)兒，就能在從端那邊看到對(duì)應(yīng)的寫(xiě)入

開(kāi)源鏈接

https://github.com/ATaylorCEngFIET/mz616

小結(jié)

我比較喜歡這個(gè) IP，原因是有些場(chǎng)景確實(shí)很實(shí)用。比如在工業(yè)應(yīng)用里，經(jīng)常需要不同模塊之間保持電氣隔離，這時(shí)候用光纖 + Aurora + Chip2Chip 就特別合適，可以很方便地在設(shè)備之間傳數(shù)據(jù)。

它讓我們不必把所有交互都扔給軟件來(lái)完成，也不必忍受傳統(tǒng)通信方式那么多中間層的折損。對(duì)于追求低延遲、高確定性、模塊化重用的工程項(xiàng)目，這一對(duì)組合確實(shí)能“提速不少”。