linux系统下xilinx fpga部分寄存器读出来一直是0

Question

在centos 7.6环境中调试一款新的CPU芯片时，发现xilinx fpga这个pcie设备读寄存器时，只有部分是对的，很多读出来都是0，内核环境是5.15的；
但是替换为另外一款内核要求低的CPU芯片，比如3.10内核时，读出来的都是对的。
不知道什么原因？

Answer 1

上午好☀️☀️☀️️
本答案参考通义千问

在 CentOS 7.6 环境下调试 Xilinx FPGA 的 PCIe 设备时，发现部分寄存器读取为 0，而使用较旧内核（如 3.10）时读取正常，这可能涉及多个层面的问题。以下是详细的原因分析和解决方案：

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一、问题原因分析

1. 内核版本差异

• 5.15 内核相比 3.10 内核，在 PCIe 驱动、DMA、内存映射等方面有较大改动。
• Xilinx FPGA 的驱动或设备树配置可能不兼容 5.15 内核，导致寄存器访问异常。

2. 设备树（Device Tree）配置错误

• 在较新的内核中，设备树的格式和内容要求更严格。
• 如果设备树中没有正确描述 PCIe 地址空间、中断等信息，可能导致寄存器无法正确访问。

3. PCIe 链路状态或枚举失败

• 新内核可能对 PCIe 枚举机制进行了优化或修改。
• 若 PCIe 链路未正确建立，FPGA 设备可能无法被正确识别或访问。

4. DMA 或内存映射权限问题

• 5.15 内核可能加强了内存保护机制（如 IOMMU、DMA 隔离），导致某些寄存器访问失败。

5. 驱动代码兼容性问题

• Xilinx 提供的驱动可能未适配 5.15 内核，特别是涉及到 ioremap、pci_read_config_* 等函数的调用方式。

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二、解决方案

1. 检查 PCIe 设备是否被正确识别

运行以下命令确认设备是否被系统识别：

lspci -v

• 查看是否有你的 Xilinx FPGA 设备条目。
• 如果没有，可能是 PCIe 链路未建立或设备树配置错误。

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2. 检查设备树配置

• 确保设备树中定义了正确的 PCIe 地址范围、中断、资源等。
• 示例设备树片段（仅供参考）：

&pcie {
    status = "okay";
    ep@0,0 {
        compatible = "xlnx,xps-pcie-ep";
        reg = <0x0 0x1000>;
        interrupts = <1 0x4>;
        interrupt-parent = <&intc>;
    };
};

注意： 不同平台的设备树结构不同，需根据实际硬件调整。

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3. 使用 ioremap 和 readl/writeq 替代 pci_read_config_*

如果使用的是 pci_read_config_dword 等函数，建议改为使用 ioremap 映射寄存器地址后直接读写：

void __iomem *regs;
regs = ioremap(phys_addr, size);
if (!regs) {
    printk(KERN_ERR "ioremap failed\n");
    return -ENOMEM;
}
value = readl(regs + offset);

重点： 新内核对 pci_read_config_* 的支持可能有限，尤其在非标准设备上。

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4. 检查内核日志（dmesg）

运行以下命令查看内核日志：

dmesg | grep -i pcie

• 查找与 PCIe、FPGA、DMA 相关的错误或警告信息。
• 例如：

  [    5.123456] pci 0000:01:00.0: BAR 0: no resource allocated
  

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5. 更新 Xilinx 驱动或使用官方补丁

• 检查 Xilinx 官方文档或 GitHub 仓库，是否有适用于 5.15 内核的驱动或补丁。
• 如果没有，可尝试向 Xilinx 提交 issue 或寻求技术支持。

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6. 使用旧内核进行对比测试

• 如果新内核无法支持，可考虑在 CentOS 7.6 中安装 较新的内核版本（如 5.15.0-83.el7.x86_64），并确保驱动兼容。
• 或者尝试使用 Ubuntu 20.04 / 22.04，其内核版本更高且对 PCIe 支持更好。

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三、示例代码修改（C语言）

如果你的代码中使用了 pci_read_config_dword，可以改为如下方式：

#include <linux/pci.h>
#include <asm/io.h>

struct pci_dev *pdev; // 假设已获取到 pci_dev 结构体

u32 read_register(u32 offset) {
    u32 val;
    void __iomem *regs;

    regs = ioremap(pdev->resource[0].start, pdev->resource[0].end - pdev->resource[0].start + 1);
    if (!regs) {
        printk(KERN_ERR "ioremap failed\n");
        return 0;
    }

    val = readl(regs + offset);
    iounmap(regs);

    return val;
}

重点： 使用 ioremap 映射物理地址后，通过 readl/writeq 读写寄存器是推荐做法。

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四、总结

| 问题点 | 解决方案 | |--------|----------| | 内核版本差异 | 升级驱动或回退到兼容内核 | | 设备树配置错误 | 检查并修正设备树中的 PCIe 资源 | | PCIe 链路未建立 | 检查 lspci 和 dmesg 日志 | | 驱动兼容性 | 使用 ioremap 替代 pci_read_config_* | | 内存保护机制 | 检查 IOMMU 设置或禁用 |

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如有更多关于设备树、驱动代码或硬件连接的信息，可以进一步提供，以便更精准地定位问题。