XILINXのPCIe XDMAコアによる起動不具合の原因

XILINXのPCIe XDMAコアを入れたFPGAをPCにつないで起動すると、OSが起動する途中にハングアップしてしまったり、再起動を繰り返すという現象があります。

海外のforumを見ても問題は報告されています。

• https://forums.xilinx.com/t5/PCI-Express/XDMA-Linux-hang-up-on-boot-time/td-p/737666
• https://forums.xilinx.com/t5/PCI-Express/pcie-xdma-hang-up-Windows7-booting/td-p/762747
• https://forums.xilinx.com/t5/PCI-Express/PCIE-DMA-subsystem-hang-up-while-PC-booting/td-p/775955

すべてのPCで起きるわけではなく、現象が起きるPCとそうでないPCがあります。

Kintex-7搭載のPCI Expressボード「Cosmo-K」でもこの現象が出るので、ハードの問題なのか、VivadoのIPコアのバグなのか切り分けができませんでした。

この現象は、MIGを入れてDMAとDDR3メモリを連携させたあたりから起き始めた気がするので、シグナルインテグリティの問題だったら・・と思うと量産に踏み切る覚悟ができませんでした。

私の古いPC（上の写真）では、起動時にリブートしてしまうときに一瞬ブルースクリーンが出るのですが、エラーメッセージに何がかかれているかわからなかったので、画面をビデオに撮ってコマ送りで見てみました。

すると、

ACPI BIOS ERRORと書かれています。これは根が深そうです。新しいPCでは画面にランダムな点がいっぱいでて再起動してしまいます。

いろいろチャレンジしてみて、ようやく原因がわかりました。

問題は未接続のAXIのBYPASSが存在するためのようです。

M_AXI_BYPASSというポートは、BAR2にアクセスされたデータが出てくるポートなのですが、これが未接続だとPCの起動時に問題を起こすようです。

使わないのであれば、XDMAの設定でAXI_BYPASSを無効にしたほうがいいでしょう。

AXI_BYPASSに適当なBRAMをつないでおくくらいではダメで、全アドレスを処理できなければならないのかもしれません。

こうしてAXI_BYPASSのポートが消えると、いままで起動できなかったPCでも問題なく起動するようになりました。

いま、PCI Express経由でDDR3メモリ(データレート1600MHz)に6TByte程度くらいReadとWriteを繰り返していますが、エラーは一つも起きていません。

Cosmo-Kのエラー率は10^-13以下といえます。

これで、Kintex-7搭載のPCI Expressボード「Cosmo-K」の量産に踏み切れます。

Cosmo-Kをどうぞよろしくお願いします。

http://www.tokudenkairo.co.jp/cosmok/