利用Block Design加速设计
一 block design设计方法
早期的fpga，资源是比较有限的，设计规模相对也比较小，之前的设计流程中工程师常用的设计以hdl+xilinx ip为结构，设计中也会顾虑到fpga资源的节省。
随着fpga的资源越来越大，设计的快速构建、易修改、随着版本可迭代的要求越来越高。好比在早期单片机时代，c语言是主流的工具；而处理器越来越强，脚本类语言能更快构建最终应用。
xilinx越来越多的例程，给出的参考设计是基于block design设计方法的，block design设计方法具备如下优势：
a. 框图形式，直观易懂
block design基于框图的形式，搭积木+连线的方式； b. 节省大量的coding时间
互联总线连线，可以鼠标单一连线。block design的一个ip往往可以独立运行，比代码的方式只是一个wrapper包含的内容更多；
c. 可以随着vivado升级，快速更新ip，保持设计更新
传统hdl+ip的方式，ip升级后还需要检查对应hdl的适配。block design一般来说，ip作为一个模块升级，基本上block design直接升级，内部不用再干预； d. 包括大量的通用ip，可以灵活构建设计
尤其是基于amba的ip，可以帮助用户快速灵活构建设计；
二 block design设计实例
如何理解block design设计方法、工具如何使用等问题xilinx有详细的文档手册来介绍，本文中不做介绍，本文简单以一个实际的案例，介绍使用block design加速设计。
本文描述的这个设计，需要4路光纤，运行aurora协议，各路aurora线速率不同。最终aurora协议的数据部分，还需要通过pcie上传到上位机。反过程是上位机的数据，通过pcie最终分发到4路aurora光纤，向外传输。
本文描述的这个设计中的两个要点：
1. 利用ddr做大容量缓存
有很多应用需要用ddr做缓存，例如常见的pcie+aurora收发，或者adc/dac，图像采集卡等，两边速率不匹配并且累计需要的容量超过fpga内部fifo的时候，需要外部的ddr做缓冲。
早期xilinx ddr ip的用户接口，只提供了类似于fifo那样的接口，并且只有一个用户接口。
在传统的rtl设计方法中，需要将ddr作为缓存，需要自己做如下设计：
a. 多数据输入输出的接口，将app_接口扩展多个独立的接口，供不同的端口使用
b. 总线仲裁，多个独立接口仲裁，按照round-robin，或者抢占式的方式提供仲裁
c. 地址管理，不同的端口深度要求不同的情况下，对应管理不同的地址空间。
实现这些功能，大概需要写这么多代码，对一个工程师来说，这些代码可能需要2-4周的代码和仿真时间：
如果使用block design实现，1个小时差不多就可以实现上面的这些内容，在block design中：
a. 最右侧的ddr ip 直接出axi接口；
b. 使用axi smart connect实现多端口扩展，自带仲裁功能；
c. 使用datamover完成外围fifo数据到ddr的数据读写；
搭建这个block只需要10分钟，到这一步为止，剩下的工作只需要控制datamover的命令接口即可。
2. 使用xdma直接和ddr交互
过去xilinx 平台设计dma，从最早的xapp1052，到后来一些付费的plda和nwlogicip，设计复杂度不用说，哪怕购买了ip也需要一些时间融入到自己的产品中。
xilinx有一个xdma ip，这个ip的介绍和使用参考pg195。这里使用block design，添加xdma。
xdma对外有2个接口：
a. 一个是axi_lite接口，这里接axi_bram ip，对外是一个bram接口，用作寄存器接口，控制pcie卡内部的寄存器；
b. 一个是axi memory full接口，可以直接对接ddr空间，访问所有的ddr部分；
通过地址空间来看，ddr被pcie xdma和4路datamover共享，datamover外部接收的数据缓存在ddr空间，上位机可以直接读走这片缓存的数据，从而实现外部数据到上位机的过程。
一个实际的pcie aurora光纤收发的工程，在block design中搭建这些框图，外围的代码非常简单。下面是一个实际的工程，4光口的aurora收发卡，使用ddr缓存，并且使用pcie和上位机交互。
block design中包含了pcie部分，以及上面的ddr缓冲的部分，外部只需要1个datamover写控制、1个datamover读控制、1个寄存器接口，即完成整个设计。
三 结语
使用block design设计方法，主体部分都可以快速拖拽和连线完成，使得外围所需要的的代码大大简化，只需要区区3个模块代码，完成从数据流到ddr的缓冲以及通过xdma读取ddr的过程，从而完成外围接口和上位机的通讯。
这个设计可以适配很多种stream形式的设计：
a. aurora光纤收发卡；
b. camera link图像采集卡；
c. ad/da数据采集回放卡；
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xilinx越来越多的例程，给出的参考设计是基于block design设计方法的，block design设计方法具备如下优势：
a. 框图形式，直观易懂
block design基于框图的形式，搭积木+连线的方式； b. 节省大量的coding时间
互联总线连线，可以鼠标单一连线。block design的一个ip往往可以独立运行，比代码的方式只是一个wrapper包含的内容更多；
c. 可以随着vivado升级，快速更新ip，保持设计更新
传统hdl+ip的方式，ip升级后还需要检查对应hdl的适配。block design一般来说，ip作为一个模块升级，基本上block design直接升级，内部不用再干预； d. 包括大量的通用ip，可以灵活构建设计
尤其是基于amba的ip，可以帮助用户快速灵活构建设计；
二 block design设计实例
如何理解block design设计方法、工具如何使用等问题xilinx有详细的文档手册来介绍，本文中不做介绍，本文简单以一个实际的案例，介绍使用block design加速设计。
本文描述的这个设计，需要4路光纤，运行aurora协议，各路aurora线速率不同。最终aurora协议的数据部分，还需要通过pcie上传到上位机。反过程是上位机的数据，通过pcie最终分发到4路aurora光纤，向外传输。
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有很多应用需要用ddr做缓存，例如常见的pcie+aurora收发，或者adc/dac，图像采集卡等，两边速率不匹配并且累计需要的容量超过fpga内部fifo的时候，需要外部的ddr做缓冲。
早期xilinx ddr ip的用户接口，只提供了类似于fifo那样的接口，并且只有一个用户接口。
在传统的rtl设计方法中，需要将ddr作为缓存，需要自己做如下设计：
a. 多数据输入输出的接口，将app_接口扩展多个独立的接口，供不同的端口使用
b. 总线仲裁，多个独立接口仲裁，按照round-robin，或者抢占式的方式提供仲裁
c. 地址管理，不同的端口深度要求不同的情况下，对应管理不同的地址空间。
实现这些功能，大概需要写这么多代码，对一个工程师来说，这些代码可能需要2-4周的代码和仿真时间：
如果使用block design实现，1个小时差不多就可以实现上面的这些内容，在block design中：
a. 最右侧的ddr ip 直接出axi接口；
b. 使用axi smart connect实现多端口扩展，自带仲裁功能；
c. 使用datamover完成外围fifo数据到ddr的数据读写；
搭建这个block只需要10分钟，到这一步为止，剩下的工作只需要控制datamover的命令接口即可。
2. 使用xdma直接和ddr交互
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xdma对外有2个接口：
a. 一个是axi_lite接口，这里接axi_bram ip，对外是一个bram接口，用作寄存器接口，控制pcie卡内部的寄存器；
b. 一个是axi memory full接口，可以直接对接ddr空间，访问所有的ddr部分；
通过地址空间来看，ddr被pcie xdma和4路datamover共享，datamover外部接收的数据缓存在ddr空间，上位机可以直接读走这片缓存的数据，从而实现外部数据到上位机的过程。
一个实际的pcie aurora光纤收发的工程，在block design中搭建这些框图，外围的代码非常简单。下面是一个实际的工程，4光口的aurora收发卡，使用ddr缓存，并且使用pcie和上位机交互。
block design中包含了pcie部分，以及上面的ddr缓冲的部分，外部只需要1个datamover写控制、1个datamover读控制、1个寄存器接口，即完成整个设计。
三 结语
使用block design设计方法，主体部分都可以快速拖拽和连线完成，使得外围所需要的的代码大大简化，只需要区区3个模块代码，完成从数据流到ddr的缓冲以及通过xdma读取ddr的过程，从而完成外围接口和上位机的通讯。
这个设计可以适配很多种stream形式的设计：
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