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比SPI快、比PCIe容易，还有其他更好选择？
时间：2026-09-15
编辑者：创龙科技
工业控制领域，ARM + FPGA异构协同已经非常常见，但ARM与FPGA之间的数据通信一直是实际开发中的难题：SPI简单易用，但带宽有限，影响数据采集；PCIe带宽高，但开发复杂度也高，增加了开发成本。
有一种更直接的ARM与FPGA通信方式——Local Bus。它能直接访问FPGA内部寄存器，减少中间协议开销，让数据交互变得简单，更具有较高的传输速率！
▍了解Local Bus
Local Bus是一种用于处理器与本地外部设备之间数据交互的总线，它的核心思路是：把对端器件的地址空间映射成自己的一段物理地址，然后用读写内存的方式直接访问，其特点有：
（1）并行传输：多位数据同时传输，可提高数据传输效率。
（2）时序简单：以基本的读写操作为核心，接口时序相对简单，易于实现。
（3）访问延迟低：没有复杂协议处理带来的额外开销，适合对实时性有要求的应用。
▍Local Bus重要机制：主从分工
上文所述，Local Bus是通过“地址映射”的方式实现对端设备的读写。因此，需要明确谁负责发起请求、谁负责响应请求。
在使用Local Bus作ARM与FPGA通信时，采用Master-Slave（主从）模式作区分：Master负责发起访问请求，Slave负责响应请求并完成对应的数据读写。
Master（ARM端）
发起读写请求
提供访问地址和控制信息
写操作：发送数据至FPGA
读操作：等待FPGA返回数据
Slave（FPGA端）
接收ARM发起的访问请求
根据地址确定访问目标
执行寄存器/FIFO读写
返回数据或响应状态
▍Local Bus通信方案演示
以下基于创龙科技T153工业评估板与TL-AD-PGL25G模块演示Local Bus协议传输性能。
执行程序，ARM通过Local Bus总线写入4KByte随机数据至FPGA FIFO，然后读出数据、进行数据校验，同时打印Local Bus总线读写速率和误码率。
root@T153-Tronlong:~#./localbus_dma_rw-c100
DMA:write:(app time:27us,app rate:139.92MB/s,write_error:0)
read:(app time:44us,app rate:87.30MB/s,read_error:0)
check_error:0
root@T153-Tronlong:~#
根据实际测试结果，基于Local Bus实现ARM与FPGA通信，传输速率最高可达近140MB/s。当SPI方案带宽不足以承载大批量数据流，而PCIe方案对软硬件协同设计要求较高时，Local Bus能够在传输能力与实现复杂度之间取得平衡，是一个不错的选择！
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