?? ?7.1、利用sudo cp拷貝指令將上位機下發(fā)給樹莓派的so文件拷貝到指定路徑下！

?????? ?在后續(xù)第8節(jié)里面可以看到，當(dāng)我們將Linux RT下的LabVIEW VI編譯生成rtexe可執(zhí)行程序后，LabVIEW默認(rèn)會在樹莓派的home根目錄下創(chuàng)建一個lvuer文件夾，這個文件夾里面存放的都是LabVIEW RT相關(guān)的文件。

?????? ?因此，為了統(tǒng)一起見，我們把上面編譯出來的so動態(tài)鏈接庫也拷貝到這個路徑下，這樣LabVIEW在自動搜索相關(guān)驅(qū)動文件時，一瞬間就能找到并快速進行鏈接。具體的路徑是/home/lvuser/natinst/bin；為了減少樹莓派里面的路徑深度，我們將前面的so文件復(fù)制一份，然后重新命名為：xillybus-LV-DLW30.so，如圖9-111所示。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

?? ? ? ? 接著利用VNC軟件將本地電腦上的so文件傳輸?shù)綐漭勺烂嫔?，如圖9-112所示。此時，樹莓派桌面上就有了一個名為“xillybus-LV-DLW30.so”的驅(qū)動文件，如圖9-113所示。

? ? ? ? 最后，我們需要利用帶管理員權(quán)限的cp指令，將剛剛傳輸?shù)綐漭勺烂嫔系膕o文件復(fù)制到NI LabVIEW Linux RT創(chuàng)建的bin文件夾（/home/lvuser/natinst/bin）里面，因為直接鼠標(biāo)拖拽不行。用戶可以在樹莓派內(nèi)置的LXterminal終端里面輸入帶管理員權(quán)限的復(fù)制指令：sudo cp /home/pi/Desktop/xillybus-LV-DLW30.so ??/home/lvuser/natinst/bin

按下回車之后，沒有報錯，如圖9-114所示。然后打開/home/lvuser/natinst/bin這個目錄，可以看到，我們剛剛利用cp指令拷貝進去的so動態(tài)鏈接庫驅(qū)動文件，如圖9-115所示。

?? ?7.2、樹莓派Linux RT端PCIe DMA FIFO驅(qū)動程序講解（LabVIEW/C/Python/QT調(diào)用so文件，神電提供lvlib庫）

?????? ?當(dāng)帶PCIe的FPGA硬件被樹莓派里面的Linux系統(tǒng)識別成功后，我們就可以在樹莓派里面編寫一個Linux RT端的應(yīng)用程序來與之通信，進行數(shù)據(jù)交互了。為了方便廣大用戶的使用，我們將8上8下共計16個通道的中間層DMA高速傳輸封裝成了Linux系統(tǒng)下的so動態(tài)鏈接庫，這樣對于使用不同編程語言（LabVIEW\C\C++\C#\Python）開發(fā)RT端實時應(yīng)用程序的用戶來說，直接調(diào)用我們封裝好的so驅(qū)動就可以了。這個so文件前面我們已經(jīng)拷貝到樹莓派里面了，如圖9-116所示。

? ? ? ? 下面重點給用戶講解一下我們針對LabVIEW Linux RT系統(tǒng)封裝好的一個lvlib庫文件，對于熟悉LabVIEW編程的工程師來說，直接將lvlib里面的VI拖拽到自己的RT程序里面就可以完成RT端跟下位機FPGA之間的PCIe通信了，一目了然。圖9-117顯示的是我們封裝好的樹莓派Linux系統(tǒng)下的LabVIEW My FPGA PCIe Toolkit軟件工具包項目瀏覽器截圖。

? ? ? ? 里面主要包含兩大塊，分別是Linux RT端的FPGA PCIe范例程序（Example-PC虛擬文件夾）和中間層的lvlib庫文件。其中Linux RT端的范例程序在后續(xù)的樹莓派PCIe基礎(chǔ)和高級實驗里面再給大家做詳細(xì)的講解；本節(jié)先著重介紹一下我們封裝的Linux系統(tǒng)下的 lvlib庫函數(shù)（VI）。

?????? ?首先，在參照了NI FPGA 板卡的DMA傳輸工作流程之后，我們特地有針對性的封裝，將一個上行（FPGA-->Host）DMA傳輸過程分成7個步驟，分別對應(yīng)7個子VI，下行則不需要DMA機制：

l? PCIe DMA通道初始化并開辟指定深度的緩沖區(qū)（PC_FIFO_DMA_Poly_Init_DLW30.vi）

l? PCIe DMA通道啟動傳輸（PC_FIFO_DMA_Poly_Start_DLW30.vi）

l? PCIe DMA通道緩沖區(qū)存在的字節(jié)數(shù)數(shù)量（PC_FIFO_Poly_Buffer_Length_DLW30.vi）

l? PCIe DMA通道緩沖區(qū)讀取指定長度的數(shù)據(jù)（PC_FIFO_DMA_Poly_Read_DLW30.vi）

l? PCIe DMA通道停止傳輸（PC_FIFO_DMA_Poly_Stop_DLW30.vi）

l? PCIe DMA通道等待退出（PC_FIFO_DMA_Poly_Exit_Wait_DLW30.vi）

l? PCIe DMA通道銷毀（PC_FIFO_DMA_Poly_Destroy_DLW30.vi）

?????? ?注意：所有調(diào)用so文件的子VI都要設(shè)置成“任意線程”，切不可設(shè)置成“用戶線程”，如圖9-118所示。否則一旦so里面的函數(shù)出現(xiàn)讀寫阻塞之后，會導(dǎo)致LabVIEW界面無響應(yīng)，卡死狀態(tài)，更沒有辦法進行探針調(diào)試，切記！

? ? ? ? 下面我們對這7個多態(tài)子VI分別進行講解，之所以設(shè)計成多態(tài)VI，是為了方便用戶編程的時候，可以直接選擇切換通道。

?????? ?1）PC_FIFO_DMA_Poly_Init_DLW30.vi

?????? ?這個子VI可以用來完成對指定的FPGA PCIe通道進行初始化，同時還可以按照用戶輸入的數(shù)值向樹莓派申請開辟一個指定深度（長度或者大小，單位字節(jié)）的緩沖區(qū)，如圖9-119所示。圖中所示可以這樣理解：針對64位位寬的PCIe DMA ch0（通道0）向樹莓派Linux（主機）申請開辟一個512M字節(jié)的緩沖區(qū)，緩沖區(qū)首地址或者說指針放在第3個DMA引用當(dāng)中，如果申請的緩沖區(qū)成功，那么對應(yīng)輸出的指示燈會點亮。

? ? ? ??注意：初始化函數(shù)的緩沖區(qū)深度設(shè)置，跟后面的（PC_FIFO_DMA_Poly_Read_DLW30.vi）讀取長度之間需要滿足一定的關(guān)系，否則會出現(xiàn)讀取丟點的情況。原因是我們開辟的緩沖區(qū)（假設(shè)FIFO深度為M），實際上是一個異步的環(huán)形FIFO，F(xiàn)PGA端會把數(shù)據(jù)源源不斷的往這個FIFO里面寫，然后應(yīng)用層，比如LabVIEW會從這個FIFO里面取數(shù)據(jù)，至于什么時候讀，讀多少？取決于這個FIFO里面現(xiàn)有的數(shù)據(jù)長度，一般的上位機讀取機制是：當(dāng)上位機判斷到這個FIFO已經(jīng)有了至少N個點時，我們就調(diào)用這個函數(shù)（PC_FIFO_DMA_Poly_Read_DLW30.vi）把N個點讀取出來，余下的數(shù)據(jù)還會留在FIFO里面，由于開辟的是環(huán)形FIFO，所以讀取位置會不斷的從開頭到末尾掃描，因此，在跨越邊界長度的時候，會出現(xiàn)讀取截斷或者丟點的現(xiàn)象。結(jié)論是M要能整除N才行。

?????? ?舉例說明：比如我們開辟了一個500MByte深度的緩沖區(qū)，然后每次讀取2048個Byte點，實際上500M/2048無法整除，這樣就會導(dǎo)致在讀取最后一幀的時候，讀出來的數(shù)據(jù)有問題，為了避免這個問題，我們有兩種解決方法：如果讀取的長度事先確定了，那么我們在申請開辟緩沖區(qū)長度的時候，將讀取長度乘上一個整數(shù)就可以了，比如開辟2048×100000=204.8MByte；如果讀取長度是變化的，那么需要滿足整除這個條件，比如我們開辟的環(huán)形FIFO大小是500M，那么讀取長度可以選擇5、10、100、1000之類的，不能選擇1024或者3之類的。上面講解的機制和原理，用戶一定要記在心里！??！

?????? ?小心：在后續(xù)的PCIe+OV5640攝像頭例程里面，可以看到，720p RGB565格式下的每幀圖像字節(jié)是1280×720×2=1843200Byte，如果用戶想要每次讀取一幅圖像刷新顯示，那么在調(diào)用初始化函數(shù)（PC_FIFO_DMA_Poly_Init_DLW30.vi）開辟緩沖區(qū)長度的時候，一定要設(shè)置為1843200Byte的整數(shù)倍，比如184.32MByte或者368.64MByte。

?????? ?2）PC_FIFO_DMA_Poly_Start_DLW30.vi

?????? ?這個多態(tài)子VI的作用是用來控制Linux RT主機端的PCIe DMA FIFO通道是否接收下位機FPGA發(fā)送的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于啟動了DMA傳輸，一旦調(diào)用了這個VI，那么只要下位機FPGA有數(shù)據(jù)在發(fā)送，通過Linux任務(wù)管理器就能看到我們前面申請開辟的緩沖區(qū)里面就會有源源不斷的數(shù)據(jù)進來，如果下位機FPGA不發(fā)送上行數(shù)據(jù)，那么這個DMA通道也會一直處于等待接收狀態(tài)，相當(dāng)于線程阻塞了。這個子VI不需要輸入?yún)?shù)，如圖9-120所示。通過顯示控件“DMA啟動傳輸成功?”指示燈狀態(tài)，可以判斷PCIe DMA通道是否成功開啟傳輸模式，由于我們支持8個DMA通道同時并行傳輸數(shù)據(jù)，所以前面我們初始化了哪些DMA通道，這里我們就需要利用“PC_FIFO_DMA_Poly_Start_DLW30.vi”函數(shù)來開啟這些通道的數(shù)據(jù)傳輸使能。

? ? ? ? 3）PC_FIFO_Poly_Buffer_Length_DLW30.vi

?????? ?這個子VI的功能跟我們平時常用的一個VISA屬性節(jié)點“串口緩沖區(qū)字節(jié)數(shù)”功能類似，就是用戶可以通過輪詢的方式，查看當(dāng)前Linux RT主機端（樹莓派）的DMA通道對應(yīng)的緩沖區(qū)里面存在多少字節(jié)的數(shù)據(jù)，比如，當(dāng)字節(jié)數(shù)量大于10KBytes的時候，我們再調(diào)用讀取VI將這些數(shù)據(jù)從FIFO緩沖區(qū)里面取走，這樣可以提高讀取效率，同時也能降低讀取頻率，釋放CPU給其他線程使用。通過調(diào)用這個子VI可以實時觀察到緩沖區(qū)里面的數(shù)據(jù)增加或者減少，對于不定長傳輸也會起到一定的作用。這個子VI返回的長度單位是Byte，通常會跟FIFO Read函數(shù)一起使用。

? ? ? ? 4）PC_FIFO_DMA_Poly_Read_DLW30.vi

?????? ?當(dāng)我們通過前面的“PC_FIFO_Poly_Buffer_Length_DLW30.vi”函數(shù)查詢到樹莓派Linux緩沖區(qū)里面已經(jīng)有了我們需要的數(shù)據(jù)時，接下來就可以利用這個“PC_FIFO_DMA_Poly_Read_DLW30.vi”函數(shù)從FIFO里面把數(shù)據(jù)讀取出來，給到我們的應(yīng)用程序進行處理、顯示或者流盤保存等操作了。如圖9-122所示，這個VI需要用戶給定讀取數(shù)據(jù)的長度值，單位是Byte字節(jié)，指定讀取的長度不能超過緩沖區(qū)已有的數(shù)據(jù)長度；其次，從緩沖區(qū)里面讀取出來的數(shù)據(jù)都是最原始的字節(jié)數(shù)組或者說是字符串，用戶可以根據(jù)實際情況，利用數(shù)值選板里面的“強制類型轉(zhuǎn)換”函數(shù)將原始的字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)成需要的數(shù)據(jù)類型，比如下位機FPGA發(fā)送的是有符號32位類型的波形數(shù)據(jù)，那么我們可以參考圖9-122所示的那樣，將真實的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換出來，如果用戶在界面上給定讀取的是數(shù)據(jù)是波形點數(shù)，那么Size_Read應(yīng)該×4比較好，這樣轉(zhuǎn)換后的點數(shù)就跟實際的點數(shù)對應(yīng)上了。

? ? ? ??注意：初始化函數(shù)的緩沖區(qū)深度設(shè)置，跟后面的（PC_FIFO_DMA_Poly_Read_DLW30.vi）讀取長度之間需要滿足一定的關(guān)系，否則會出現(xiàn)讀取丟點的情況。原因是我們開辟的緩沖區(qū)（假設(shè)FIFO深度為M），實際上是一個異步的環(huán)形FIFO，F(xiàn)PGA端會把數(shù)據(jù)源源不斷的往這個FIFO里面寫，然后應(yīng)用層，比如LabVIEW會從這個FIFO里面取數(shù)據(jù)，至于什么時候讀，讀多少？取決于這個FIFO里面現(xiàn)有的數(shù)據(jù)長度，一般的上位機讀取機制是：當(dāng)上位機判斷到這個FIFO已經(jīng)有了至少N個點時，我們就調(diào)用這個函數(shù)（PC_FIFO_DMA_Poly_Read_DLW30.vi）把N個點讀取出來，余下的數(shù)據(jù)還會留在FIFO里面，由于開辟的是環(huán)形FIFO，所以讀取位置會不斷的從開頭到末尾掃描，因此，在跨越邊界長度的時候，會出現(xiàn)讀取截斷或者丟點的現(xiàn)象。結(jié)論是M要能整除N才行。

?????? ?舉例說明：比如我們開辟了一個500MByte深度的緩沖區(qū)，然后每次讀取2048個Byte點，實際上500M/2048無法整除，這樣就會導(dǎo)致在讀取最后一幀的時候，讀出來的數(shù)據(jù)有問題，為了避免這個問題，我們有兩種解決方法：如果讀取的長度事先確定了，那么我們在申請開辟緩沖區(qū)長度的時候，將讀取長度乘上一個整數(shù)就可以了，比如開辟2048×100000=204.8MByte；如果讀取長度是變化的，那么需要滿足整除這個條件，比如我們開辟的環(huán)形FIFO大小是500M，那么讀取長度可以選擇5、10、100、1000之類的，不能選擇1024或者3之類的。上面講解的機制和原理，用戶一定要記在心里?。?！

?????? ?小心：在后續(xù)的PCIe+OV5640攝像頭例程里面，可以看到，720p RGB565格式下的每幀圖像字節(jié)是1280×720×2=1843200Byte，如果用戶想要每次讀取一幅圖像刷新顯示，那么在調(diào)用初始化函數(shù)（PC_FIFO_DMA_Poly_Init_DLW30.vi）開辟緩沖區(qū)長度的時候，一定要設(shè)置為1843200Byte的整數(shù)倍，比如184.32MByte或者368.64MByte。

?????? ?5）PC_FIFO_DMA_Poly_Stop_DLW30.vi

?????? ?當(dāng)我們不需要PCIe DMA通道或者退出Linux RT主機端（樹莓派）應(yīng)用程序之前，用戶可以調(diào)用這里的“PC_FIFO_DMA_Poly_Stop_DLW30.vi”函數(shù)來關(guān)停Linux RT主機端（樹莓派）的DMA通道的數(shù)據(jù)接收功能，此時，即使下位機FPGA還在發(fā)送數(shù)據(jù)，Linux RT主機端的FIFO緩沖區(qū)也不會接收任何數(shù)據(jù)，處于關(guān)閉狀態(tài)。這個VI跟前面的第2個函數(shù)（PC_FIFO_DMA_Poly_Start_DLW30.vi）其實是一對功能互反的VI。用戶調(diào)用的時候，只需要選擇想要關(guān)閉的DMA通道就可以了，如圖9-123所示。

? ? ? ? 6）PC_FIFO_DMA_Poly_Exit_Wait_DLW30.vi

?????? ?雖然前面我們把Linux RT主機端（樹莓派）的DMA緩沖區(qū)接收功能關(guān)閉了，但是中間層的驅(qū)動里面，還有一些人為開辟的線程沒有關(guān)掉，我們特地給用戶封裝了一個等待線程退出函數(shù)“PC_FIFO_DMA_Poly_Exit_Wait_DLW30.vi”，通過這個函數(shù)可以確保中間層的so里面所有線程都退出了，防止出現(xiàn)線程阻塞卡死等狀態(tài)。這個VI的調(diào)用非常簡單，用戶只需要選擇想要退出的DMA通道就可以了，如圖9-124所示。

? ? ? ? 7）PC_FIFO_DMA_Poly_Destroy_DLW30.vi

?????? ?當(dāng)DLL里面的DMA Read線程退出之后，最后我們還需要調(diào)用一下這里的“PC_FIFO_DMA_Poly_Destroy_DLW30.vi”函數(shù)將so里面申請開辟的FIFO緩沖區(qū)句柄、讀取和狀態(tài)輪詢線程的引用以及對應(yīng)的句柄全部銷毀掉，防止出現(xiàn)內(nèi)存泄露導(dǎo)致Linux系統(tǒng)崩潰。這個VI跟前面的第一個函數(shù)“PC_FIFO_DMA_Poly_Init_DLW30.vi”功能是反的，前面那個函數(shù)在so里面負(fù)責(zé)申請開辟資源，創(chuàng)建線程等等，這里的VI則負(fù)責(zé)將其全部銷毀，否則一旦發(fā)生內(nèi)存泄露，后果不堪設(shè)想。這個VI的用法也很簡單，用戶只需要選擇想要銷毀的DMA通道資源就可以了，如圖9-125所示。

? ? ? ??注意：最后這3個VI，一般是在退出Linux RT應(yīng)用程序之前，連在一起使用的，如圖9-126所示。但是千萬需要注意的是，在執(zhí)行DMA停止、退出、銷毀這3個VI的時候，下位機FPGA里面的PCIe DMA Write不能停發(fā)數(shù)據(jù)，也就是說，下位機FPGA要一直往PCIe DMA CLIP對應(yīng)的通道里面寫數(shù)據(jù)，否則會造成中間層so里面的DMA緩沖區(qū)Read讀取線程處于-1，永不超時狀態(tài)，也就是線程阻塞了，Linux RT主機端（樹莓派）應(yīng)用程序會陷入卡死狀態(tài)。因此，我們建議用戶，等到so里面的PCIe DMA FIFO和讀取線程銷毀之后，Linux RT主機端（樹莓派）再發(fā)送“停止寫入指令”給下位機FPGA，最后再關(guān)閉下行的PCIe通道資源。

? ? ? ? 介紹完上行的PCIe DMA Read這7個函數(shù)之后，下面來看看我們給大家封裝的3個下行（PC-->FPGA）Write子VI，如圖9-127所示。這3個函數(shù)就可以實現(xiàn)將Linux RT主機端（樹莓派）的數(shù)據(jù)或者指令或者參數(shù)直接通過PCIe總線下發(fā)傳輸寫到FPGA芯片里面。

l? FPGA_FIFO_Write_Pipe_Init_DLW30_Linux.vi

l? FPGA_FIFO_Write_Pipe_Send_DLW30_Linux.vi

l? FPGA_FIFO_Write_Pipe_Close_DLW30_Linux.vi

?????? ?下面我們逐一給大家講解一下這3個完成PCIe下行通信的VI含義和用法。

?????? ?1）FPGA_FIFO_Write_Pipe_Init_DLW30_Linux.vi

?????? ?這個VI可以打開用戶指定的PCIe下行（Host-->FPGA）通道并完成初始化工作，如圖9-128所示。因為我們給用戶封裝了8個下行寫通道（當(dāng)然了，還有前面介紹的8個上行讀通道），因此，調(diào)用這個VI的時候，需要根據(jù)實際情況選擇一個合適的下行通道作為Linux RT主機端（樹莓派）發(fā)送數(shù)據(jù)給FPGA的Pipe管道，比如，我們發(fā)送的是一些指令形式的數(shù)據(jù)，或者數(shù)據(jù)量非常小的一些參數(shù)等等，那么可以選擇低速的8位位寬的Channel4~7作為載體；如果我們需要快速下發(fā)一些諸如任意信號發(fā)生器的波形數(shù)據(jù)，那么可以選擇吞吐率高的64位或者32位位寬的Channel0或者Channel1作為下行傳輸通道。如果下行寫通道初始化成功，這個VI會返回一個唯一的句柄“fd_write”，后面所有跟寫通道相關(guān)的函數(shù)VI都需要借助這個引用指針“fd_write”。

? ? ? ? 2）FPGA_FIFO_Write_Pipe_Send_DLW30_Linux.vi

?????? ?當(dāng)下行的寫通道成功打開之后，我們就可以利用這里的“FPGA_FIFO_Write_Pipe_Send_DLW30_Linux.vi”函數(shù)將Linux RT主機端（樹莓派）的數(shù)據(jù)下發(fā)給FPGA了，如圖9-129所示。需要注意的地方是，這個通道寫VI的數(shù)據(jù)輸入類型是字節(jié)數(shù)組，所以，如果外部的波形信號或者參數(shù)或者指令等數(shù)據(jù)類型不是字節(jié)，那么我們需要通過數(shù)值選板里面的“強制類型轉(zhuǎn)換”VI先轉(zhuǎn)一下，圖9-129中顯示的是把Linux RT主機端（樹莓派）一個浮點型的正弦信號先通過I64轉(zhuǎn)成有符號64位整形數(shù)組，然后通過“強制類型轉(zhuǎn)換”變成U8字節(jié)數(shù)組給到我們的“FPGA_FIFO_Write_Pipe_Send_DLW30_Linux.vi”函數(shù)，寫到FPGA芯片里面去。

? ? ? ? 3）FPGA_FIFO_Write_Pipe_Close_DLW30_Linux.vi

?????? ?當(dāng)我們需要退出Linux RT主機端（樹莓派）應(yīng)用程序之前，需要利用這里的“FPGA_FIFO_Write_Pipe_Close_DLW30_Linux.vi”函數(shù)來把先前打開的PCIe寫通道引用句柄指針關(guān)掉，如圖9-130所示。防止出現(xiàn)內(nèi)存泄露，更重要的是，如果不執(zhí)行關(guān)閉的話，下次再打開這個通道的時候，會提示這個通道被占用了，所以務(wù)必要檢查一下之前開啟的通道句柄是否銷毀了。

? ? ? ??總結(jié)：用戶在熟悉和掌握了上面介紹的這10個Linux系統(tǒng)下的子函數(shù)（VI）含義和用法之后，就可以大刀闊斧的開始編寫Linux RT主機端（樹莓派）的PCIe應(yīng)用程序了。關(guān)于這部分內(nèi)容，我們會在后面的第9和第10節(jié)實驗部分，做詳細(xì)的講解。

?? ?7.3、樹莓派Linux RT端PCIe Memory驅(qū)動程序講解（C/LabVIEW調(diào)用so文件，神電提供lvlib庫，可以變相實現(xiàn)通過PCIe讀寫FPGA前面板控件等狀態(tài)信息）

?????? ?當(dāng)帶PCIe的FPGA硬件被系統(tǒng)識別成功后，我們就可以編寫一個Linux RT主機端（樹莓派）的應(yīng)用程序來與之通信，比如用來監(jiān)控下位機FPGA前面板上的控件值或者下發(fā)控制指令給FPGA了。為了方便廣大用戶的使用，我們將2上2下共計4個通道的中間層Memory讀寫通道也封裝到前面給用戶介紹過的那個Linux系統(tǒng)下的so動態(tài)鏈接庫里面了，這樣對于使用不同編程語言（LabVIEW\C\C++\C#\Python）開發(fā)Linux RT主機端（樹莓派）應(yīng)用程序的用戶來說，直接調(diào)用我們封裝好的so驅(qū)動就可以了。這個so位于本書配套的云盤里面，如圖9-131所示。

? ? ? ? 下面再回顧一下前面我們針對LabVIEW軟件封裝好的一個lvlib庫文件，對于熟悉LabVIEW編程的工程師來說，直接將lvlib里面的VI拖拽到自己的程序里面就可以完成樹莓派跟下位機FPGA之間的PCIe通信了，一目了然。圖9-132顯示的是我們封裝好的Linux RT主機端（樹莓派）的LabVIEW My FPGA PCIe Toolkit軟件工具包項目瀏覽器截圖。

? ? ? ? 里面主要包含兩大塊，分別是PCIe DMA FIFO相關(guān)的多態(tài)VI和Memory通道讀寫相關(guān)的多態(tài)VI；DMA FIFO相關(guān)函數(shù)我們在前面7.2節(jié)已經(jīng)做了詳細(xì)介紹，本節(jié)著重介紹一下我們封裝的lvlib庫里面的Memory相關(guān)函數(shù)（VI），這些函數(shù)位于這個虛擬文件夾“PC_Memory_RW_2Chs_Func”里面。

?????? ?為了提高Memory讀寫的效率，我們特地有針對性的封裝，將Memory上行讀數(shù)據(jù)（FPGA-->Host）和下行寫數(shù)據(jù)（Host-->FPGA）的傳輸過程分成3個步驟，分別對應(yīng)6個子VI，也就是打開、讀寫、關(guān)閉，如圖9-133所示。

l? PCIe Memory讀通道初始化（FPGA_Memory_Read_Poly_Init_DLW30.vi）

l? PCIe Memory讀通道數(shù)據(jù)讀?。‵PGA_Memory_Read_Poly_Receive_DLW30.vi）

l? PCIe DMA讀通道關(guān)閉（FPGA_Memory_Read_Poly_Close_DLW30.vi）

?

l? PCIe Memory寫通道初始化（FPGA_Memory_Write_Poly_Init_DLW30.vi）

l? PCIe Memory寫通道數(shù)據(jù)下發(fā)（FPGA_Memory_Write_Poly_Send_DLW30.vi）

l? PCIe DMA寫通道關(guān)閉（FPGA_Memory_Write_Poly_Close_DLW30.vi）

?????? ?再次強調(diào)：所有調(diào)用so的子VI都要設(shè)置成“任意線程”，切不可設(shè)置成“用戶線程”，如圖9-134所示。否則一旦DLL里面的函數(shù)出現(xiàn)讀寫阻塞之后，會導(dǎo)致LabVIEW界面無響應(yīng)，卡死狀態(tài)，更沒有辦法進行探針調(diào)試，切記！

? ? ? ? 下面我們對這6個多態(tài)子VI分別進行講解，之所以設(shè)計成多態(tài)VI，是為了方便用戶編程的時候，可以直接選擇切換通道。下面我們逐一給大家講解一下這6個PCIe Memory通道讀寫的VI含義和用法。

?????? ?1）FPGA_Memory_Read_Poly_Init_DLW30.vi

?????? ?這個子VI可以用來完成對指定的FPGA PCIe Memory讀通道進行初始化，本質(zhì)上就是打開Xillybus里面的Memory通道文件名，如果Memory讀通道初始化成功，該VI會返回一個唯一的句柄“fd_read”，后面所有跟讀通道相關(guān)的函數(shù)VI都需要借助這個引用指針“fd_read”，如圖9-135所示。用戶可以根據(jù)實際情況，在左側(cè)的下拉列表“Pipe_Read_Name”里面選擇16位或者32位位寬的Memory通道作為讀取通道，其中，后綴mem0對應(yīng)16位位寬，mem1對應(yīng)32位位寬，也就是每次操作的數(shù)據(jù)是雙字節(jié)還是4字節(jié)。

? ? ? ? 2）FPGA_Memory_Read_Poly_Receive_DLW30.vi

?????? ?當(dāng)上行的Memory讀取通道打開成功之后，我們就可以利用這里的“FPGA_Memory_Read_Poly_Receive_DLW30.vi”函數(shù)按照指定的地址把下位機FPGA里面的數(shù)組或者Memory元素讀取出來了，如圖9-136所示。該VI除了錯誤簇外，還有4個連接端口，最上面的左右兩側(cè)分別是Memory讀通道打開后的引用句柄，另外就是地址輸入控件“address_read_U16”和數(shù)據(jù)輸出控件“data_read_U16”。就是用戶可以將FPGA里面的數(shù)組或者Memory指定位置（地址）處的元素讀取到Linux RT主機端（樹莓派）來。

? ? ? ? 這個VI本質(zhì)上調(diào)用的是一個so函數(shù)，里面實際上包含了兩個系統(tǒng)函數(shù)，分別是lseek文件位置偏移函數(shù)和read文件內(nèi)容讀取函數(shù)。如果用戶不會LabVIEW的話，也可以使用其他語言，比如Python、C++、C#等直接調(diào)用系統(tǒng)里面的lseek和read函數(shù)就可以實現(xiàn)圖9-136這個VI一樣的功能和效果，因此我們開發(fā)的FPGA PCIe CLIP不限制操作系統(tǒng)，無論是Windows還是Linux都支持。

?????? ?下面我們雙擊打開這個VI，看看程序框圖里面有沒有什么需要注意的地方，如圖9-137所示。

? ? ? ? 為了讓用戶在執(zhí)行讀取操作的時候，地址是連續(xù)的，也就是地址0對應(yīng)的U16或者U32數(shù)組的第1個元素，地址1對應(yīng)第2個元素，地址2對應(yīng)第3個元素，以此類推，而不需要考慮什么雙字節(jié)或者4字節(jié)的倍數(shù)整除問題，為此，我們特地在這個VI里面加入了一個轉(zhuǎn)換公式，如圖9-138~9-139所示，其中，16位位寬的Memory地址，我們下發(fā)之前給FPGA的地址做了偏移（如果是Linux系統(tǒng)，直接將外面給進來的地址×2；如果是Windows系統(tǒng)，需要×2+1）；對于32位位寬的Memory地址做了偏移（如果是Linux系統(tǒng)，直接將外面給進來的地址×4；如果是Windows系統(tǒng)，需要×4+3）。千萬要注意：如果地址賦值不正確，會導(dǎo)致LabVIEW應(yīng)用程序死機！

? ? ? ? 最后需要注意的一點是：PCIe Memory跟FIFO一樣，對超過8位位寬的數(shù)據(jù)，存在大小端格式轉(zhuǎn)換問題，為了減少FPGA資源的消耗，鑒于Memory讀寫速度很慢，我們特地將大小端格式轉(zhuǎn)換代碼放在了Linux RT主機端（樹莓派），也就是本節(jié)介紹的Memory通道讀寫VI里面，如圖9-140所示。將讀出來的字節(jié)數(shù)組進行翻轉(zhuǎn)，然后再利用“強制類型轉(zhuǎn)換”函數(shù)變成U16或者U32就可以了。

? ? ? ? 3）FPGA_Memory_Read_Poly_Close_DLW30.vi

?????? ?當(dāng)我們需要退出上位機應(yīng)用程序之前，需要利用這里的“FPGA_Memory_Read_Poly_Close_DLW30.vi”函數(shù)來把先前打開的PCIe Memory讀通道引用句柄指針關(guān)掉，如圖9-141所示。防止出現(xiàn)內(nèi)存泄露，更重要的是，如果不執(zhí)行關(guān)閉的話，下次再打開這個通道的時候，會提示這個通道被占用了，所以務(wù)必要檢查一下之前開啟的通道句柄是否銷毀了。另外，為了保證Memory通道引用被強制關(guān)閉，我們在輸入錯誤簇之前加入一個“清除錯誤簇”函數(shù)，防止上游的錯誤導(dǎo)致該VI不執(zhí)行關(guān)閉功能。

? ? ? ? 4）FPGA_Memory_Write_Poly_Init_DLW30.vi

?????? ?這個子VI可以用來完成對指定的FPGA PCIe Memory寫通道進行初始化，本質(zhì)上就是打開Xillybus里面的Memory通道文件名，如果Memory寫通道初始化成功，該VI會返回一個唯一的句柄“fd_write”，后面所有跟寫通道相關(guān)的函數(shù)VI都需要借助這個引用指針“fd_write”，如圖9-142所示。用戶可以根據(jù)實際情況，在左側(cè)的下拉列表“Pipe_Write_Name_Linux”里面選擇16位或者32位位寬的Memory通道作為寫入通道，其中，后綴mem0對應(yīng)16位位寬，mem1對應(yīng)32位位寬，也就是每次操作的數(shù)據(jù)是雙字節(jié)還是4字節(jié)。

? ? ? ? 5）FPGA_Memory_Write_Poly_Send_DLW30.vi

?????? ?當(dāng)下行的Memory寫取通道打開成功之后，我們就可以利用這里的“FPGA_Memory_Write_Poly_Send_DLW30.vi”函數(shù)將Linux RT主機端（樹莓派）的地址和數(shù)據(jù)下發(fā)給下位機FPGA，按照索引值（地址）將數(shù)組或者Memory里面的元素覆蓋更新，如圖9-143所示。該VI除了錯誤簇外，還有4個連接端口，最上面的左右兩側(cè)分別是Memory寫通道打開后的引用句柄，另外就是地址輸入控件“address_write_U16”和數(shù)據(jù)輸入控件“data_write_U16”。就是用戶可以將Linux RT主機端（樹莓派）的數(shù)據(jù)按照給定的地址對FPGA里面的數(shù)組或者Memory指定位置（地址）處的元素進行覆蓋更新。

? ? ? ? 這個VI本質(zhì)上調(diào)用的是一個so函數(shù)，里面實際上包含了兩個系統(tǒng)函數(shù)，分別是lseek文件位置偏移函數(shù)和write文件內(nèi)容寫入函數(shù)。如果用戶不會LabVIEW的話，也可以使用其他語言，比如Python、C++、C#等直接調(diào)用系統(tǒng)里面的lseek和write函數(shù)就可以實現(xiàn)圖9-143這個VI一樣的功能和效果，因此我們開發(fā)的FPGA PCIe CLIP不限制操作系統(tǒng)，無論是Windows還是Linux都支持。

?????? ?下面我們雙擊打開這個VI，看看程序框圖里面有沒有什么需要注意的地方，如圖9-144所示。

? ? ? ? 為了讓用戶在執(zhí)行寫入操作的時候，地址是連續(xù)的，也就是地址0對應(yīng)的U16或者U32數(shù)組的第1個元素，地址1對應(yīng)第2個元素，地址2對應(yīng)第3個元素，以此類推，而不需要考慮什么雙字節(jié)或者4字節(jié)的倍數(shù)整除問題，為此，我們特地在這個VI里面加入了一個轉(zhuǎn)換公式，如圖9-145~9-146所示，其中，16位位寬的Memory地址，我們下發(fā)之前給FPGA的地址做了偏移（如果是Linux系統(tǒng)，直接將外面給進來的地址×2；如果是Windows系統(tǒng)，需要×2+1）；對于32位位寬的Memory地址做了偏移（如果是Linux系統(tǒng)，直接將外面給進來的地址×4；如果是Windows系統(tǒng)，需要×4+3）。千萬要注意：如果地址賦值不正確，會導(dǎo)致LabVIEW應(yīng)用程序死機！

? ? ? ? 最后需要注意的一點是：PCIe Memory跟FIFO一樣，對超過8位位寬的數(shù)據(jù)，存在大小端格式轉(zhuǎn)換問題，為了減少FPGA資源的消耗，鑒于Memory讀寫速度很慢，我們特地將大小端格式轉(zhuǎn)換代碼放在了Linux RT主機端（樹莓派），也就是本節(jié)介紹的Memory通道讀寫VI里面，如圖9-147所示。先利用“強制類型轉(zhuǎn)換”函數(shù)將U16或者U32轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組，再利用“反轉(zhuǎn)一維數(shù)組”函數(shù)進行反轉(zhuǎn)就可以了。

? ? ? ? 6）FPGA_Memory_Write_Poly_Close_DLW30.vi

?????? ?當(dāng)我們需要退出上位機應(yīng)用程序之前，需要利用這里的“FPGA_Memory_Write_Poly_Close_DLW30.vi”函數(shù)來把先前打開的PCIe Memory寫通道引用句柄指針關(guān)掉，如圖9-148所示。防止出現(xiàn)內(nèi)存泄露，更重要的是，如果不執(zhí)行關(guān)閉的話，下次再打開這個通道的時候，會提示這個通道被占用了，所以務(wù)必要檢查一下之前開啟的通道句柄是否銷毀了。另外，為了保證Memory通道引用被強制關(guān)閉，可以在輸入錯誤簇前面加一個“清除錯誤簇”函數(shù)，防止上游的錯誤導(dǎo)致該VI不執(zhí)行關(guān)閉功能。

? ? ? ??總結(jié)：用戶在熟悉和掌握了上面介紹的這6個PCIe Memory子函數(shù)（VI）的含義和用法之后，就可以大刀闊斧的開始編寫Linux RT主機端（樹莓派）上的PCIe Memory應(yīng)用程序了。關(guān)于這部分內(nèi)容，我們會在后續(xù)的實驗68里面，做詳細(xì)的講解。