내가 운영하는 딥네트워크의 Embedded Linux BSP 에서 PCIe 설계 기술력 소개

내가 운영하는 딥네트워크의  Embedded Linux BSP 에서 PCIe 설계 기술력 소개

1. PCIe 컨트롤러 초기화

PCIe 컨트롤러 초기화는 PCIe 장치와 시스템 간의 통신을 설정하는 첫 단계입니다. 각 Lane을 활성화하고 설정하여 데이터 전송을 준비합니다. 이를 통해 PCIe 링크를 활성화하고, 각 Lane을 초기화하여 안정적인 데이터 전송 환경을 구축합니다.

void pcie_controller_init(void) {
    write_register(PCIE_CONTROL_REG, PCIE_ENABLE);
    for (int lane = 0; lane < 4; lane++) {
        configure_lane(lane);
    }
}

void configure_lane(int lane) {
    write_register(PCIE_LANE_CONTROL_REG(lane), LANE_ENABLE);
}

2. 메모리 매핑

PCIe 장치의 메모리 공간을 시스템 메모리 공간에 매핑하여 CPU가 PCIe 장치의 메모리에 직접 접근할 수 있게 합니다. 이를 통해 데이터 전송의 효율성을 높이고, 시스템 자원의 활용도를 극대화합니다.

void map_pcie_memory(void) {
    void *pcie_base_addr = ioremap(PCIE_MEM_BASE, PCIE_MEM_SIZE);
    pcie_device.mem_base = pcie_base_addr;
}

3. 인터럽트 처리

PCIe 장치에서 발생하는 인터럽트를 처리하여 데이터 전송 완료 등을 확인합니다. 인터럽트 핸들러를 등록하여 PCIe 장치에서 발생하는 인터럽트를 신속하게 처리함으로써 시스템의 응답성을 높입니다.

irqreturn_t pcie_interrupt_handler(int irq, void *dev_id) {
    uint32_t status = read_register(PCIE_INTERRUPT_STATUS_REG);
    if (status & PCIE_INTERRUPT_MASK) {
        handle_pcie_interrupt();
        write_register(PCIE_INTERRUPT_CLEAR_REG, PCIE_INTERRUPT_MASK);
        return IRQ_HANDLED;
    }
    return IRQ_NONE;
}

void handle_pcie_interrupt(void) {
    // 데이터 전송 완료 처리 등
}

4. DMA 설정 및 데이터 전송

고속 데이터 전송을 위해 DMA를 설정하여 CPU의 개입 없이 메모리와 PCIe 장치 간에 데이터를 직접 전송합니다. 각 Lane에 대해 DMA 설정을 반복하여 병렬로 데이터를 전송함으로써 데이터 전송 속도를 극대화합니다.

void setup_dma(int channel, void *src, void *dst, size_t size) {
    write_register(DMA_SRC_ADDR_REG(channel), (uint32_t)src);
    write_register(DMA_DST_ADDR_REG(channel), (uint32_t)dst);
    write_register(DMA_SIZE_REG(channel), size);
    write_register(DMA_START_REG(channel), DMA_START);
}

void wait_for_dma_completion(void) {
    while (!dma_transfer_complete()) {
        // 대기 루프
    }
}

bool dma_transfer_complete(void) {
    return read_register(DMA_STATUS_REG) & DMA_COMPLETE;
}

5. 종합적인 데이터 통신 구현

위의 설정을 바탕으로 4 Lane을 활용한 데이터 통신을 구현합니다. PCIe 컨트롤러 초기화, 메모리 매핑, 인터럽트 설정, DMA 설정 및 데이터 전송을 통해 고속 데이터 통신을 실현합니다.

int main() {
    pcie_controller_init();
    map_pcie_memory();
    request_irq(PCIE_IRQ, pcie_interrupt_handler, IRQF_SHARED, "pcie", &pcie_device);
    
    void *src_buffer = allocate_buffer(SIZE);
    void *dst_buffer = allocate_buffer(SIZE);
    
    for (int lane = 0; lane < 4; lane++) {
        setup_dma(lane, src_buffer, dst_buffer, SIZE);
    }
    
    wait_for_dma_completion();
    process_data(dst_buffer, SIZE);
    
    return 0;
}

이와 같은 PCIe 설계 기술력을 통해 고속 데이터 전송과 안정적인 시스템 통신을 구현할 수 있습니다. 이러한 기술력은 다양한 임베디드 시스템 및 고성능 컴퓨팅 환경에서 중요한 역할을 합니다.

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