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fansz

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请问如何处理GPIF DMA标志延迟和“重复计数”值？

我正在开发一个 UVC 应用程序，它使用 32 位总线 GPIF 状态机来管理从 FPGA 向 USB 主机发送数据。我们目前已将其设置为 FPGA 将向 FX3 写入与精确缓冲区大小相等的字节数。我们希望更新这一点，以便 FPGA 一直写入直到它看到 WATERMARK DMA 标志置位，然后它停止发送数据。
目前FX3 FW设置插槽水印如下。我们发现，如果值为 2，则在主写入状态 (WRITE_0) 之后需要 1 个额外的写入状态 (图中的 DECIDE_0)。
CyU3PGpifSocketConfigure( CY_FX_VID_THREAD_0, /* Thread to configure */ CY_FX_VIDEO_PROD_SOCKET_0, /* Socket to associate with this thread */ 2 ,/* Watermark value in 4-byte words. */ CyFalse, /* Whether watermark set */ 1 /* Burst size (X * 2 words). Affects how often flags are updated */);为了更新 FX3 并允许 FPGA 在看到 WATERMARK 标志置位时停止，我们需要考虑 2 个因素：
（1）写入操作使缓冲区内容达到设定的水印级别和 WATERMARK 标志外部置位之间存在延迟。由于上述值为 2，并且需要 GPIF 中 1 个额外的写入状态，我认为这个值是 1，但我不确定。
（2） FPGA 需要 WATERMARK 标志来提前声明一定数量的周期，以便 FX3 缓冲区有足够的空间容纳所有正在传输的数据。该值取决于 FX3 和 FPGA 之间的步骤。
为了确定上面（1）的值，我们查看了 AN65974 表 4，其中列出了达到水印级别时以及实际外部断言时的延迟。我们正在查看“Thread_n_DMA_Watermark”，当我们查看跨越水印级别的写入需要多长时间才能导致外部 WATERMARK 标志发生变化时，它显示“取决于水印级别”。我们如何确定这个值？缓冲区写入超过水印级别和 WATERMARK 标志置位之间的周期延迟是多少？
为了解释上述（1）和（2），我们还需要将这些状态纳入我们的状态机，以便仍然捕获所有飞行中数据。我们可以将 GPIF 状态的“重复计数”用于此目的吗？我的理解是，这个值要求状态重复一定次数，直到评估任何退出转换。这样，如果我们确定 (1) 是 X 且 (2) 是 Y，则重复计数将为 X + Y？我附上了一张如何定义写入状态的图片。

回帖（1）

陈韵瑄

2025-5-26 18:22:35

针对您在使用FX3 GPIF DMA时遇到的水印标志延迟和重复计数问题，以下分步骤分析并提供优化建议：

1. 水印标志（WATERMARK）延迟的根本原因

GPIF与DMA的异步性：DMA水印标志的更新需要经过内部总线同步到GPIF接口，通常存在2-3个GPIF时钟周期的延迟。

状态机设计缺陷：在DECIDE_0状态判断水印时，可能已进入下一个数据传输周期，导致额外写入状态。

2. 关键参数解析

Socket Watermark值：

水印值 = 2 表示当DMA缓冲区剩余空间 ≤ 2个Burst时触发标志。需确保Burst Size * Watermark ≤ 缓冲区总大小。

Repeat Count：

该值决定状态机循环次数，需与FPGA数据突发传输长度对齐。例如，若每次突发传输16个32-bit字，则Repeat Count设为16。

3. 优化水印检测逻辑

状态机优化（伪代码）

// 修改后的状态跳转逻辑

WRITE_0: 

  Drive Data + Increment Address

  IF (FIFO未满) 

    GOTO WRITE_0; 

  ELSE 

    GOTO DECIDE_0;



DECIDE_0:

  IF (WATERMARK_FLAG == 1) 

    GOTO STOP;

  ELSE 

    GOTO WRITE_0;

关键点：在WRITE_0末尾主动检查FIFO状态，提前预判是否需要停止，减少延迟影响。

调整水印值

// 将水印值增大至3-4，补偿延迟

CyU3PGpifSocketConfigure(

    CY_FX_VID_THREAD_0,     // Socket ID

    CY_U3P_PIB_SOCKET_0,    // Socket 0

    CyFalse,                // 非生产者（Consumer）

    3,                      // Watermark = 3 Bursts

    ...);

4. DMA和GPIF配置建议

DMA缓冲区大小：

确保缓冲区大小是Burst Size * (Watermark + 1)的整数倍，避免边界问题。

GPIF时钟同步：

在GPIF配置中启用CyU3PGpifClockConfig()的同步模式，降低时钟域切换延迟。

Repeat Count校准：

根据FPGA实际突发传输长度设置Repeat Count，例如：

CyU3PGpifSMStateConfig(CY_FX_VID_WRITE_0_STATE, 

CY_U3P_GPIF_ACTION_STATE, 

16,    // Repeat Count = 16 Bursts

...);

5. FPGA端逻辑调整

提前检测水印：在FPGA发送最后一个有效数据包后，预留1-2个时钟周期等待水印置位。

握手信号增强：在GPIF接口添加FLAG信号（如DMA_READY），由FX3主动通知FPGA停止发送。

6. 调试与验证

使用GPIIF Registers监控状态：

通过CyU3PGpifRegistersRead()实时读取CY_U3P_PIB_GPIF_STATUS寄存器，观察水印标志的实际触发时机。

逻辑分析仪抓取信号：

监测GPIF_DATA[31:0]、GPIF_CTRL[7:0]和WATERMARK_FLAG的时序关系，确认延迟周期数。

总结

通过增大水印值补偿延迟、优化状态机跳转逻辑、校准Repeat Count与FPGA突发传输长度，可有效消除额外写入周期。建议将水印值设为3-4，并在GPIF状态机的DECIDE_0状态前增加预判逻辑，确保FPGA及时停止数据传输。

针对您在使用FX3 GPIF DMA时遇到的水印标志延迟和重复计数问题，以下分步骤分析并提供优化建议：

1. 水印标志（WATERMARK）延迟的根本原因

GPIF与DMA的异步性：DMA水印标志的更新需要经过内部总线同步到GPIF接口，通常存在2-3个GPIF时钟周期的延迟。

状态机设计缺陷：在DECIDE_0状态判断水印时，可能已进入下一个数据传输周期，导致额外写入状态。

2. 关键参数解析

Socket Watermark值：

水印值 = 2 表示当DMA缓冲区剩余空间 ≤ 2个Burst时触发标志。需确保Burst Size * Watermark ≤ 缓冲区总大小。

Repeat Count：

该值决定状态机循环次数，需与FPGA数据突发传输长度对齐。例如，若每次突发传输16个32-bit字，则Repeat Count设为16。

3. 优化水印检测逻辑

状态机优化（伪代码）

// 修改后的状态跳转逻辑

WRITE_0: 

  Drive Data + Increment Address

  IF (FIFO未满) 

    GOTO WRITE_0; 

  ELSE 

    GOTO DECIDE_0;



DECIDE_0:

  IF (WATERMARK_FLAG == 1) 

    GOTO STOP;

  ELSE 

    GOTO WRITE_0;

关键点：在WRITE_0末尾主动检查FIFO状态，提前预判是否需要停止，减少延迟影响。

调整水印值

// 将水印值增大至3-4，补偿延迟

CyU3PGpifSocketConfigure(

    CY_FX_VID_THREAD_0,     // Socket ID

    CY_U3P_PIB_SOCKET_0,    // Socket 0

    CyFalse,                // 非生产者（Consumer）

    3,                      // Watermark = 3 Bursts

    ...);

4. DMA和GPIF配置建议

DMA缓冲区大小：

确保缓冲区大小是Burst Size * (Watermark + 1)的整数倍，避免边界问题。

GPIF时钟同步：

在GPIF配置中启用CyU3PGpifClockConfig()的同步模式，降低时钟域切换延迟。

Repeat Count校准：

根据FPGA实际突发传输长度设置Repeat Count，例如：

CyU3PGpifSMStateConfig(CY_FX_VID_WRITE_0_STATE, 

CY_U3P_GPIF_ACTION_STATE, 

16,    // Repeat Count = 16 Bursts

...);

5. FPGA端逻辑调整

提前检测水印：在FPGA发送最后一个有效数据包后，预留1-2个时钟周期等待水印置位。

握手信号增强：在GPIF接口添加FLAG信号（如DMA_READY），由FX3主动通知FPGA停止发送。

6. 调试与验证

使用GPIIF Registers监控状态：

通过CyU3PGpifRegistersRead()实时读取CY_U3P_PIB_GPIF_STATUS寄存器，观察水印标志的实际触发时机。

逻辑分析仪抓取信号：

监测GPIF_DATA[31:0]、GPIF_CTRL[7:0]和WATERMARK_FLAG的时序关系，确认延迟周期数。

总结

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1. 水印标志（WATERMARK）延迟的根本原因

2. 关键参数解析

3. 优化水印检测逻辑

状态机优化（伪代码）

调整水印值

4. DMA和GPIF配置建议

5. FPGA端逻辑调整

6. 调试与验证

总结

1. 水印标志（WATERMARK）延迟的根本原因

2. 关键参数解析

3. 优化水印检测逻辑

状态机优化（伪代码）

调整水印值

4. DMA和GPIF配置建议

5. FPGA端逻辑调整

6. 调试与验证

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