关键词：
1.概述
很久没有写文章了，有空余时间还是分享一点技术干货。今天写一下zynq+nvme高速存储设计思想，zynq处理器是将ARM和FPGA集成在一起的处理器，区别于以前ARM+FPGA的板间架构，采用AXI内部总线实现ARM和FPGA内部的通讯，支持低速AXI-GP接口（类型Local Bus），高速AXI-HP接口，ARM端简称PS，FPGA端简称PL。如果数据过PS端，那么数据会经过HP接口，软件上的数据解析和拷贝，这样存储速率大约为130MB/s，速率比较慢，所以就引入了本文方案，控制走PS，数据PL实现分流操作。
2.方案设计
存储方案使用处理器为xilinx公司的xz7045芯片，SSD选用m.2接口的固态硬盘，SSD盘支持pcie接口和nvme协议，SSD盘挂载到PL，数据输入挂载到PL，PL的PCIe IP支持接口2.0，PS运行Linux操作系统。本次存储方案采用linux文件系统进行管理，使用文件系统接口，通过读写文件就能实现数据的下盘和导出操作。FPGA将数据缓存在DDR中，PS直接控制数据从FPGA直接写入到SSD，从而实现高速存储，存储方案如图 1所示。
此处方案细节已经删除。
3.FPGA设计
FPGA设计包括，DDR乒乓设计，PCIE接口转BRAM，高速GTX接口等。vivado设计框图如下所示。
4.软件设计
软件设计分为四个部分，PCIE驱动，NVME驱动，自定义驱动和应用程序。PCIe驱动负责解析PCIe接口，NVME驱动解析NVME协议，自定义驱动用于管理NVME驱动和与应用程序交互，应用程序负责文件信息管理，与上位机交互等操作。
软件设计有几个细节需要注意，文件信息可以放到SSD中，对速度不影响，异常掉电软件需要好好处理，数据不是完整的8M块也需要处理。异常掉电和数据不是完整8M块可以放到一起处理，异常掉电尽量让FPGA去检测。HP接口数据是直接到DDR，需要注意Cache一致性问题，因为存在HP接口Cache一致性，当从网络卸载数据时还存在网络MAC的DMA Cache一致性问题，这里涉及东西比较多，后期文章讲解。下图是自定义驱动的框架。
5.PCIE中断分析
PCIE中断分为硬中断和软中断，在zynq中中断处理比较特殊，因为PCIe的RC和协议解析是在不同处理上，中间只能通过GPIO和HP接口进行交互。
PCIe硬件中断如下所示
zynq中PCIe的软中断比较特殊，并不能完全按照MSI中断方式取处理。
PCIe真正软中断处理方式如下所示。
6.总结
按照本文方式处理，xc7z035处理器存储速率能够达到1.2GB/s。本方案设计比较简单，可移植性好，并且成本低，运行稳定，开发高效。速度测试结果如下图。
5个速度分别为：
- cpu data into ssd
- ssd data into cpu user
- ssd data into cpu kernel
- fpga data into ssd
- ssd data into fpga
可以清晰看到copy_to_user是非常耗时，所以对于CPU端数据卸载需要结合零拷贝技术
zynq+nvme存储方案设计
...了本文方案，控制走PS，数据PL实现分流操作。2.方案设计存储方案使用处理器为xilinx公司的xz7045芯片，SSD选用m.2接口的固态硬盘，SSD盘支持pcie接口和nvme协议，SSD盘挂载到PL，数据输入挂载到PL，PL的PCIeI... 查看详情
zynq多host高速存储方案设计
前面文章讲解了《zynq高速存储方案》，那种方案是针对单个pciehost设计的方案，当项目需求记录速度很高，并且没有国产化要求时，可以考虑使用ZynqUltraScale+系列的ZU11EG芯片，该芯片成本低... 查看详情
zynq多host高速存储方案设计
前面文章讲解了《zynq高速存储方案》，那种方案是针对单个pciehost设计的方案，当项目需求记录速度很高，并且没有国产化要求时，可以考虑使用ZynqUltraScale+系列的ZU11EG芯片，该芯片成本低... 查看详情
pcie+switch高速存储方案设计
上篇文章分享了《zynq高速存储方案》，zynq存储方案实现了1.2GB/s的存储速率，这篇文章分享pcie+switch常规方案，这种方案在存储领域很常见，目前作者实现switch方案存储速度有5GB/s和6.5GB/s，以及... 查看详情
pcie+switch高速存储方案设计
上篇文章分享了《zynq高速存储方案》，zynq存储方案实现了1.2GB/s的存储速率，这篇文章分享pcie+switch常规方案，这种方案在存储领域很常见，目前作者实现switch方案存储速度有5GB/s和6.5GB/s，以及... 查看详情
nvme是啥的缩写
...易失性内存主机控制器接口规范” 什么是NVMe？NVMe是高速非易失性内存的首字母缩写，它是一种软件接口，可为使用非易失性内存的PCIExpress固态驱动器提供更高效且可扩展的简化协议和命令集。NVMe经过专门设计，可充分利... 查看详情
nvme闪存存储系统设计挑战
...的不断提升，价格不断下降，应用的不断增多，推动闪存存储系统替代传统磁盘系统。和传统磁盘系统相比，由于存储介质发生了变化，存储系统设计思考的问题会发生重大变化。这种变化直接体现在存储系统软件架构的改变，... 查看详情
zynq设计指南
...硬件系统部分的一个集成开发环境，例如可创建处理器，存储器，外设，扩展接口和总线。VivadoIDE和设计套件中的其他工具有交互，并且包含集成和打包IP的工具，这种设计为工程的可重用性提供了可能。SDK是基于广受欢迎的Ecli... 查看详情
报告：nvme存储系统机遇与挑战
很荣幸能够参加存储联盟主办，同有科技承办的“闪存预见新高峰”技术沙龙活动。在这个会议上和大家一起分享了NVMe存储系统遇到的机遇与挑战，从介质本身的特点、IO处理堆栈遇到的问题出发，给出了一些NVMe存储的设计思... 查看详情
1500读写的nvme有必要装吗？
...通的SATA固态硬盘已经足够了，无需花费额外的成本购买高速NVMe固态硬盘。参考技术A1500MB/s的读写速度是非常快的，相比传统的SATASSD读写速度有了很大提升，对于一些对存储设备要求较高的应用，如视频制作、大型游戏等使用SSD... 查看详情
自动驾驶nvidiajetson+fpga设计方案
...Q通过Pcie通信。 硬件原理图基于ZYNQ+Jetson多目标识别方案设计FPGA+Xavier高速信号处理系统6UZYNQ+NvidiaJetsonXavierNX板电子对抗平台，XilinxZYNQ接入CameraLink高帧率相机，采集图像ÿ 查看详情
nvme和ngff是否不一样
...考技术A不一样，ngff是m.2之前的名字，nvme是现在基于m.2的高速协议，用于pcie3.0x4通道的socket3（M型）接口。实现32Gbps传输带宽。 参考技术BNVME是协议，M.2（NGFF）是接口，PCI-E是通道，这几个概念不能相提并论。 查看详情
nvme和ngff的区别是啥？
...同NGFF有两种接口：Socket2和Socket3。前者支持SSD、WWAN等非存储设备，接口采用SATA和PCI-e2，Socket3专为高性能存储而设计，支持PCI-EX4接口，该接口更小，带宽高达4GB/s，Ngff（也称为m.2）包含世达线路。nvme是M.2接口。参考技术ANGFF有... 查看详情
zynq7000的cache
...后面补充"1、cache概述cache顾名思义是缓存，为了解决高速CPU与低速主存之间速度不匹配问题。cache根据速度和容量的不同，还可分为L1、L2、L3，速度渐慢，而容量渐增。不同CPU的L1cache相差往往不大，因此其性能与L2cache容量大... 查看详情
zynq原理图中添加rtl设计模块
前言已有的RTL模块怎么添加到原理图中？流程（1）添加文件到设计中。（2）右键文件添加到blockdesign中。 （3）连线即可。 以上。 查看详情
什么是nvme协议?
1NVMe协议的定义及特点在过去的2016年，几乎全球所有的存储大厂都推出了基于NVMe协议的固态硬盘产品，一时间NVMe协议几乎成为了行业最为热门的词汇。那么，NVMe协议到底是什么？它和传统的AHCI协议又有哪些异同？下面，我们... 查看详情
zynq从入门到秃头09ddsip数字波形合成（基于alinx7020&&an108）(代码片段)
文章目录高速AD/DA简介数模转换（DA）电路模数转换（AD）电路ADDA模块硬件电路ADDA模块引脚定义ZYNQ7020接口电路ADDA程序设计例化ROM生成COE例化ROM例化ILA代码顶层模块DA数据发送模块的代码AD数据接收模块的代码IO约... 查看详情
zynq板卡学习资料：基于zynqxc7z100fmc接口通用计算平台367
...器的嵌入式处理PS 端32bit 1GB 容量 DDR3 存储PS端RS232接口PS端USB接口PS端1路 10-100-1000 Mbps Ethernet (RGMII?) 网络接口PS端QSPI flash 存储PS端 SD卡，Emmc存储PL端32bit 1GB 容量DDR3 存储... 查看详情