AXI Performance Monitor IPを試してみた３（SDKでCソフトを作成）

”AXI Performance Monitor IPを試してみた２（SDK）”の続き。

前回はXMDで直接アドレスを入力してAXI Performance Monitor を試してみたが、今回はCでソフトウェアを作成して１秒あたりのRead/Writeトランザクションのパラメータを取得することにする。
Cソフトウェアでは、標準入出力を使用する。この場合の標準入出力にはシリアルが割り当てられている。そこで、”SDKでstdio.h の関数を使う手順”を参考にxil_printf()とgetc()を使用した。
シリアル出力を見る手段としては、TeraTermを使用した。シリアルの設定値はデフォルトの9600bps, 1stop bit, no parity を使用している。TeraTermの設定メニューの端末の設定を下に示す。


Cソフトウェアのaxi_perf_mon_test.cの全ソースを下に示す。

/* * axi_perf_mon_test.c * *  Created on: 2012/05/31 *      Author: Masaaki */

#include "xbasic_types.h"
#include "xio.h"
#include "mb_interface.h"
#include "xparameters.h"
#include "stdio.h"

// AXI Performance Monitor define
#define AXIPM_CONTROL_REGISTER                XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR
#define AXIPM_READ_LATENCY_A_REG            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0004
#define AXIPM_READ_LATENCY_B_REG            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0008
#define AXIPM_READ_LATENCY_C_REG            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x000C
#define AXIPM_READ_LATENCY_D_REG            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0010
#define AXIPM_WRITE_LATENCY_A_REG            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0014
#define AXIPM_WRITE_LATENCY_B_REG            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0018
#define AXIPM_METRIC_SELECTOR_REG            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0024
#define AXIPM_SAMPLE_INTERVAL_MSB            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0028
#define AXIPM_SAMPLE_INTERVAL_LSB            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x002C
#define AXIPM_SAMPLE_INTERVAL_CONTROL_REG    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0030    
#define AXIPM_GLOBL_INTERRPUT_ENABLE_REG    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0040
#define AXIPM_INTERRUPT_ENABLE_REG            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0044
#define AXIPM_INTERRUPT_STATUS_REG            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0048
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_0_H            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1000
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_0_L            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1004
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_1_H            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1008
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_1_L            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x100C
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_2_H            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1010
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_2_L            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1014
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_3_H            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1018
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_3_L            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x101C
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_4_H            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1020
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_4_L            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1024
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_5_H            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1028
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_5_L            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x102C
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_6_H            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1030
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_6_L            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1034
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_7_H            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1038
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_7_L            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x103C
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_8_H            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1040
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_8_L            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1044
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_9_H            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x1048
#define AXIPM_METRIC_COUNTER_9_L            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x104C
#define AXIPM_GLOBL_CLOCK_COUNTER_3            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0800
#define AXIPM_GLOBL_CLOCK_COUNTER_2            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0804
#define AXIPM_GLOBL_CLOCK_COUNTER_1            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x0808
#define AXIPM_GLOBL_CLOCK_COUNTER_0            XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x080C
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_0_H    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2000
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_0_L    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2004
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_1_H    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2008
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_1_L    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x200C
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_2_H    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2010
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_2_L    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2014
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_3_H    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2018
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_3_L    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x201C
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_4_H    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2020
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_4_L    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2024
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_5_H    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2028
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_5_L    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x202C
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_6_H    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2030
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_6_L    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2034
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_7_H    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2038
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_7_L    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x203C
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_8_H    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2040
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_8_L    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2044
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_9_H    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x2048
#define AXIPM_SAMPLED_METRIC_COUNTER_9_L    XPAR_AXI_PERF_MON_0_BASEADDR+0x204C

// MICROBLAZE_INTC define
#define MICROBLAZE_0_INTC_ISR        XPAR_MICROBLAZE_0_INTC_BASEADDR        // Interrupt Status Register
#define MICROBLAZE_0_INTC_IPR        XPAR_MICROBLAZE_0_INTC_BASEADDR+0x4    // Interrupt Pending Register
#define MICROBLAZE_0_INTC_IER        XPAR_MICROBLAZE_0_INTC_BASEADDR+0x8    // Interrupt Enable Register
#define MICROBLAZE_0_INTC_IAR        XPAR_MICROBLAZE_0_INTC_BASEADDR+0xC    // Interrupt Acknowledge Register
#define MICROBLAZE_0_INTC_SIE        XPAR_MICROBLAZE_0_INTC_BASEADDR+0x10    // Set Interrupt Enable Bits
#define MICROBLAZE_0_INTC_CIE        XPAR_MICROBLAZE_0_INTC_BASEADDR+0x14    // Clear Interrupt Enable Bits
#define MICROBLAZE_0_INTC_IVR        XPAR_MICROBLAZE_0_INTC_BASEADDR+0x18    // Interrupt Vector Register
#define MICROBLAZE_0_INTC_MER        XPAR_MICROBLAZE_0_INTC_BASEADDR+0x1C    // Master Enable Register

// AXI_TIMER define
#define AXI_TIMER_0_TCSR0    XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR    // Control/Status Register 0
#define AXI_TIMER_0_TLR0    XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR+0x4    // Load Register 0
#define AXI_TIMER_0_TCR0    XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR+0x8    // Timer/Counter Register 0
#define AXI_TIMER_0_TCSR1    XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR+0x10    // Control/Status Register 1
#define AXI_TIMER_0_TLR1    XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR+0x14    // Load Register 1
#define AXI_TIMER_0_TCR1    XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR+0x18    // Timer/Counter Register 1

#define ENABLE_ALL_TIMERS                (0x1<<10)
#define ENABLE_PULSE_WIDTH_MODULATION    (0x1<<9)
#define    TIMER_INTERRUPT                    (0x1<<8)
#define ENABLE_TIMER                    (0x1<<7)
#define ENABLE_INTERRUPT                (0x1<<6)
#define LOAD_TIMER                        (0x1<<5)
#define AUTO_RELOAD_HOLD_TIMER            (0x1<<4)
#define ENABLE_EXT_CAPTURE_TRIG            (0x1<<3)
#define ENABLE_EXT_GENERATE_SIG            (0x1<<2)
#define DOWN_UP_COUNT_TIMER                (0x1<<1)
#define TIMER_MODE_CAP_GENE                (0x1)

int interrupt = 0;

void axi_intc_init() {
    *(volatile unsigned int *)(MICROBLAZE_0_INTC_IER) = 0x1;    // int0 enable
    *(volatile unsigned int *)(MICROBLAZE_0_INTC_MER) = 0x3;    // IRQ Enable
}

void axi_timer_init(){
    *(volatile unsigned int *)(AXI_TIMER_0_TLR0) = 100000000; // 100MHzで1秒
    *(volatile unsigned int *)(AXI_TIMER_0_TCSR0) = ENABLE_ALL_TIMERS | LOAD_TIMER; // TLR0へロード
    *(volatile unsigned int *)(AXI_TIMER_0_TCSR0) = ENABLE_ALL_TIMERS | ENABLE_TIMER | ENABLE_INTERRUPT | DOWN_UP_COUNT_TIMER; // GenerateモードでDWONカウント、割り込みあり
}

void axi_perf_mon_init(){
    *(volatile unsigned int *)(AXIPM_CONTROL_REGISTER) = 0x303; // Reg Reset and Enable
    *(volatile unsigned int *)(AXIPM_CONTROL_REGISTER) = 0x101; // Reg and Enable
}

void timer_int_handler(void * arg) {
    interrupt = 1;
}

// 結果表示文字配列の初期化
const char mean_metric[8][10][30] = {
    {"Read Latency Range 1","Read Latency Range 2", "Read Latency Range 3","Read Latency Range 4","Read Latency Range 5","Read Latency Range 6","Read Latency Range 7","Read Latency Range 8", "Read Latency Range 9","Total Read Latency"},
    {"Write Latency Range 1", "Write Latency Range 2","Write Latency Range 3", "Write Latency Range 4", "Write Latency Range 5", "Write Transaction Count","Read Transaction Count","Write Byte Count","Read Byte Count","Total Write Latency"},
    {"Write Transaction Count","Read Transaction Count","Slv_Wr_Idle_Cnt","Mst_Rd_Idle_Cnt","Num_BValids","Num_WLasts","Num_RLasts","Num_Wr_Bursts_Len0","Num_Rd_Bursts_Len0","Total Write Latency"},
    {"Read Latency Range 1","Read Latency Range 2","Read Latency Range 3","Read Latency Range 4","Read Latency Range 5","Read Transaction Count","Num_RLasts","Num_Rd_Bursts_Len0","Read Byte Count","Total Read Latency"},
    {"Write Latency Range 1","Write Latency Range 2","Write Latency Range 3","Write Latency Range 4","Write Latency Range 5","Write Transaction Count","Num_WLasts","Num_BValids","Write Byte Count","Total Write Latency"},
    {"Write Transaction Count","Read Transaction Count","Slv_Wr_Idle_Cnt","Mst_Rd_Idle_Cnt","Num_BValids","Num_WLasts","Num_RLasts","Num_BValids","Num_Rd_Bursts_Len0","Total Write Latency"},
    {"Transfer Cycle Count","Packet Count","Transfer Cycle Count","Mst_Idle_Cnt","Slv_Idle_Cnt","Packet Count","Transfer Cycle Count","Data Byte Count","Position Byte Count","Null Byte Count"},
    {"Transfer Cycle Count","Packet Count","Transfer Cycle Count","Mst_Idle_Cnt","Slv_Idle_Cnt","Packet Count","Transfer Cycle Count","Data Byte Count","Position Byte Count","Null Byte Count"}
};

void interrupt_clear(){
    *(volatile unsigned int *)(AXI_TIMER_0_TCSR0) = ENABLE_ALL_TIMERS | ENABLE_TIMER | ENABLE_INTERRUPT | DOWN_UP_COUNT_TIMER | TIMER_INTERRUPT;    // 割り込みクリア
    *(volatile unsigned int *)(MICROBLAZE_0_INTC_IAR) = 0x1;    // int0 clear

    *(volatile unsigned int *)(AXI_TIMER_0_TLR0) = 100000000; // 1秒 1000,000,000ns/10ns = 100,000,000
    *(volatile unsigned int *)(AXI_TIMER_0_TCSR0) = ENABLE_ALL_TIMERS | LOAD_TIMER; // TLR0へロード、割り込みクリア
    *(volatile unsigned int *)(AXI_TIMER_0_TCSR0) = ENABLE_ALL_TIMERS | ENABLE_TIMER | ENABLE_INTERRUPT | DOWN_UP_COUNT_TIMER; // GenerateモードでDWONカウント、割り込みあり
}

int main()
{
    unsigned char c,d;
    int j;
    unsigned int metric_reg[10];
    
    axi_timer_init();        // axi_timerの初期化
    axi_intc_init();         // axi_intcの初期化
    
    // 割り込みハンドラ登録、割り込み許可
    microblaze_register_handler(timer_int_handler, (void *) 0);
    microblaze_enable_interrupts();

    for(;;){
        xil_printf("Please input Metric_Set_Sel numbler 0 - 7 \n");
        c = getc(stdin);
        d = getc(stdin); // CRを読み飛ばす
        xil_printf("\n");
        if (c < 0x30 || c > 0x37) // 0 ~ 7でないので入力待ち
            continue;
        c = c - 0x30;
        
        // axi_timter割り込み待ち
        interrupt_clear();
        interrupt = 0;
        while(interrupt==0);
        *(volatile unsigned int *)(AXIPM_CONTROL_REGISTER) = 0x303; // Reg Reset and Enable
        *(volatile unsigned int *)(AXIPM_METRIC_SELECTOR_REG) = c << 16;
        *(volatile unsigned int *)(AXIPM_CONTROL_REGISTER) = 0x101; // Reg Reset and Enable
        interrupt_clear(); // 一度、空読みする
        
        // axi_timter割り込み待ち
        interrupt = 0;
        while(interrupt==0);
        // Metric Register の読み出し
        metric_reg[0] = *(volatile unsigned int *)(AXIPM_METRIC_COUNTER_0_L);
        metric_reg[1] = *(volatile unsigned int *)(AXIPM_METRIC_COUNTER_1_L);
        metric_reg[2] = *(volatile unsigned int *)(AXIPM_METRIC_COUNTER_2_L);
        metric_reg[3] = *(volatile unsigned int *)(AXIPM_METRIC_COUNTER_3_L);
        metric_reg[4] = *(volatile unsigned int *)(AXIPM_METRIC_COUNTER_4_L);
        metric_reg[5] = *(volatile unsigned int *)(AXIPM_METRIC_COUNTER_5_L);
        metric_reg[6] = *(volatile unsigned int *)(AXIPM_METRIC_COUNTER_6_L);
        metric_reg[7] = *(volatile unsigned int *)(AXIPM_METRIC_COUNTER_7_L);
        metric_reg[8] = *(volatile unsigned int *)(AXIPM_METRIC_COUNTER_8_L);
        metric_reg[9] = *(volatile unsigned int *)(AXIPM_METRIC_COUNTER_9_L);
        for(j=0; j<10; j=j++)
            xil_printf("%s = %d/sec\n", mean_metric[c][j], metric_reg[j]);
        xil_printf("\n");
        interrupt_clear(); 
    }
        
    return 0;
}

これをSDKでコンパイル実行するとTeraTermに”Please input Metric_Set_Sel numbler 0 - 7”と表示が出るので、Metric Selector Register(C_BASEADDR + 0x0024)のMetric_Set_Selの番号を入力すると、対応するAXI4バスのパラメータが出てくるという寸法だ。
TeraTermの表示を下に示す。これは 3を入力して、Read Transaction のパラメータを数回取っている。


Read Transaction Countは常に 5/sec になっている。これは0.2秒ごとにRead Transaction を行なっているからだ。一方、Read Byte Countの値は毎回違っている。これは、M系列による擬似乱数でバースト数を決定しているためだ。
次にWrite Transaction のパラータを下に示す。WriteもRead同様になっている。


これで、AXI4バスの各パラータを一応モニタすることができるようになった。

最後に現在のAXI Performance Monitorで観測しているcdctest_axi_master_v1_00_aの概要を再度示す。
cdctest_axi_master_v1_00_aは、キャラクタ・ディスプレイ・コントローラAXI4スレーブIPを駆動するAXI4マスタIPとして作られている。仕様や作成過程については下のブログ記事を参照のこと。
”AXI4マスタIPの作製（仕様の策定）”
”AXI4マスタIPの作製２（単体シミュレーション）"
"AXI4マスタIPの作製３（インプリメント）"