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10使用axi-fdma读写DDR

时间:2023-12-30 15:56:02浏览次数:26  
标签:10 begin end fdma DDR3 FDMA DDR output

软件版本:vitis2021.1(vivado2021.1)

操作系统:WIN10 64bit

硬件平台:适用XILINX A7/K7/Z7/ZU/KU系列FPGA

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1概述    

在前文的实验中我们详细介绍了FDMA的使用方法, 前面一节课演示了FDMA读写AXI-BRAM,本文我们继续使用FDMA实现对AXI-MIG的读写,以此读写DDR。由于FDMA的读写操作都是基于AXI总线,所以用户代码部分一致性也非常好,我们的状态机都不需要做修改,基本上只要把前文的BRAM IP换成MIG IP即可。

本文实验目的:

1:利用uiFDMA3.2提供的接口,编写DDR测试程序

2:对MIG接口读写仿真和测试

2系统框图

本系统中先将测试数据通过AXI-DMA写入DDR,再通过AXI-DMA将DDR3中数据读出。将读写数据进行对比。通过在线逻辑分析仪抓取读写数据测试读写正确性。

3基于图形化逻辑设计

搭建过程我们不再详细描述,不清楚的可以参考前"使用FDMA读写AXI-BRAM",搭建好的工程如下

我们主要看下MIG的配置

1:MIG配置

 

 

 

2:编写FDMA的DDR测试代码

以下程序中是fdma读写操作的具体实现,先写入一定数据到DDR中,然后再读出,对比是否有错误,几个关键参数:

TEST_MEM_SIZE:定义了测试内从空间的大小,以byte为单位,是整数倍的FDMA_BURST_LEN *(fdma_wdata/8)。

FDMA_BURST_LEN:定义每次FDMA传输的长度,这个长度是整数倍的fdma_wdata或者fdma_rdata。

ADDR_MEM_OFFSET:代码了内从访问的起始地址。

 

`timescale 1ns / 1ps

/*******************************MILIANKE*******************************

*Company : MiLianKe Electronic Technology Co., Ltd.

*WebSite:https://www.milianke.com

*TechWeb:https://www.uisrc.com

*tmall-shop:https://milianke.tmall.com

*jd-shop:https://milianke.jd.com

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*Create Date: 2021/10/15

*Module Name:

*File Name:

*Description:

*config sensor resgister

*The reference demo provided by Milianke is only used for learning.

*We cannot ensure that the demo itself is free of bugs, so users

*should be responsible for the technical problems and consequences

*caused by the use of their own products.

*Copyright: Copyright (c) MiLianKe

*All rights reserved.

*Revision: 1.0

*Signal description

*1) I_ input

*2) O_ output

*3) IO_ input output

*4) S_ system internal signal

*5) _n activ low

*6) _dg debug signal

*7) _r delay or register

*8) _s state mechine

*********************************************************************/

module fdma_ddr_test(

output [13:0]DDR3_0_addr,

output [2 :0]DDR3_0_ba,

output DDR3_0_cas_n,

output [0 :0]DDR3_0_ck_n,

output [0 :0]DDR3_0_ck_p,

output [0 :0]DDR3_0_cke,

output [0 :0]DDR3_0_cs_n,

output [3 :0]DDR3_0_dm,

inout  [31:0]DDR3_0_dq,

inout  [3 :0]DDR3_0_dqs_n,

inout  [3 :0]DDR3_0_dqs_p,

output [0 :0]DDR3_0_odt,

output DDR3_0_ras_n,

output DDR3_0_reset_n,

output DDR3_0_we_n,

input sysclk

);

 

wire [31:0]   fdma_raddr;

reg           fdma_rareq;

wire          fdma_rbusy;

wire [127:0]  fdma_rdata;

wire [15:0]   fdma_rsize;

wire          fdma_rvalid;

wire [31:0]   fdma_waddr;

reg           fdma_wareq;

wire          fdma_wbusy;

wire [127:0]  fdma_wdata;

wire [15:0]   fdma_wsize;

wire          fdma_wvalid;

wire [0:0]    fdma_rstn;

wire          ui_clk;

 

parameter TEST_MEM_SIZE   = 32'd1024*1024*256;

parameter FDMA_BURST_LEN  = 16'd512;

parameter ADDR_MEM_OFFSET = 0;

parameter ADDR_INC = FDMA_BURST_LEN * 16;

   

parameter WRITE1 = 0;

parameter WRITE2 = 1;

parameter WAIT   = 2;

parameter READ1  = 3;

parameter READ2  = 4;

 

reg [31: 0] t_data;

reg [31: 0] fdma_waddr_r;

reg [2  :0] T_S = 0;

 

assign fdma_waddr = fdma_waddr_r + ADDR_MEM_OFFSET;

assign fdma_raddr = fdma_waddr;

 

assign fdma_wsize = FDMA_BURST_LEN;

assign fdma_rsize = FDMA_BURST_LEN;

assign fdma_wdata ={t_data,t_data,t_data,t_data};

   

reg [8:0] rst_cnt = 0;

 

always @(posedge ui_clk)

    if(~fdma_rstn)begin

        rst_cnt <=0;

    end

    else begin

        if(rst_cnt[8] == 1'b0)

            rst_cnt <= rst_cnt + 1'b1;

        else

            rst_cnt <= rst_cnt;

    end

 

always @(posedge ui_clk)begin

    if(rst_cnt[8] == 1'b0)begin

        T_S <=0;  

        fdma_wareq  <= 1'b0;

        fdma_rareq  <= 1'b0;

        t_data<=0;

        fdma_waddr_r <=0;      

    end

    else begin

        case(T_S)      

        WRITE1:begin

            if(fdma_waddr_r==TEST_MEM_SIZE) fdma_waddr_r<=0;

                if(!fdma_wbusy)begin

                    fdma_wareq  <= 1'b1;

                    t_data  <= 0;

                end

                if(fdma_wareq&&fdma_wbusy)begin

                    fdma_wareq  <= 1'b0;

                    T_S         <= WRITE2;

                end

        end

        WRITE2:begin

            if(!fdma_wbusy) begin

                 T_S <= WAIT;

                 t_data  <= 32'd0;

            end

            else if(fdma_wvalid) begin

                t_data <= t_data + 1'b1;

            end

        end

        WAIT:begin//not needed

            T_S <= READ1;

        end

        READ1:begin

            if(!fdma_rbusy)begin

                fdma_rareq  <= 1'b1;

                t_data   <= 0;

            end

            if(fdma_rareq&&fdma_rbusy)begin

                 fdma_rareq  <= 1'b0;

                 T_S         <= READ2;

            end

        end

        READ2:begin

            if(!fdma_rbusy) begin

                 T_S <= WRITE1;

                 t_data  <= 32'd0;

                 fdma_waddr_r  <= fdma_waddr_r + ADDR_INC;//128/8=16

            end

            else if(fdma_rvalid) begin

                t_data <= t_data + 1'b1;

            end

        end  

        default:

            T_S <= WRITE1;    

        endcase

    end

  end

 

reg test_error;

 

always @(posedge ui_clk)begin

    test_error <= (fdma_rvalid && (t_data[31:0] != fdma_rdata[31:0]));

end  

 

ila_0 ila_dbg (

    .clk(ui_clk),

    .probe0({fdma_wdata[15:0],fdma_wareq,fdma_wvalid,fdma_wbusy}),

    .probe1({fdma_rdata[15:0],t_data[15:0],fdma_rvalid,fdma_rbusy,T_S,test_error})

);

 

  system system_i

       (.DDR3_0_addr(DDR3_0_addr),

        .DDR3_0_ba(DDR3_0_ba),

        .DDR3_0_cas_n(DDR3_0_cas_n),

        .DDR3_0_ck_n(DDR3_0_ck_n),

        .DDR3_0_ck_p(DDR3_0_ck_p),

        .DDR3_0_cke(DDR3_0_cke),

        .DDR3_0_cs_n(DDR3_0_cs_n),

        .DDR3_0_dm(DDR3_0_dm),

        .DDR3_0_dq(DDR3_0_dq),

        .DDR3_0_dqs_n(DDR3_0_dqs_n),

        .DDR3_0_dqs_p(DDR3_0_dqs_p),

        .DDR3_0_odt(DDR3_0_odt),

        .DDR3_0_ras_n(DDR3_0_ras_n),

        .DDR3_0_reset_n(DDR3_0_reset_n),

        .DDR3_0_we_n(DDR3_0_we_n),

        .FDMA_S_0_i_fdma_raddr(fdma_raddr),

        .FDMA_S_0_i_fdma_rareq(fdma_rareq),

        .FDMA_S_0_o_fdma_rbusy(fdma_rbusy),

        .FDMA_S_0_o_fdma_rdata(fdma_rdata),

        .FDMA_S_0_i_fdma_rready(1'b1),

        .FDMA_S_0_i_fdma_rsize(fdma_rsize),

        .FDMA_S_0_o_fdma_rvalid(fdma_rvalid),

        .FDMA_S_0_i_fdma_waddr(fdma_waddr),

        .FDMA_S_0_i_fdma_wareq(fdma_wareq),

        .FDMA_S_0_o_fdma_wbusy(fdma_wbusy),

        .FDMA_S_0_i_fdma_wdata(fdma_wdata),

        .FDMA_S_0_i_fdma_wready(1'b1),

        .FDMA_S_0_i_fdma_wsize(fdma_wsize),

        .FDMA_S_0_o_fdma_wvalid(fdma_wvalid),  

        .fdma_rstn(fdma_rstn),

        .sysclk(sysclk),  

        .ui_clk(ui_clk));

endmodule

3:程序分析

3-1:总流程图

如下图所示,本文的程序工作流程如下,包括请求写数据、FDMA收到写数据请求、写数据完成、请求读数据、FDMA收到读数据请求和读数据完成、校验。

以下是fdma_test.v中读写fdma ip接口的状态机,由于读写代码对称,对fdma的读写操作可以分为2步完成,分别是:1:发送读/写请求 2:读/写有效数据。

3-2:FDMA的写时序

fdma_wready设置为1,当fdma_wbusy=0的时候代表FDMA的总线非忙,可以进行一次新的FDMA传输,这个时候可以设置fdma_wreq=1,同时设置fdma burst的起始地址和fdma_wsize本次需要传输的数据大小(以bytes为单位)。当fdma_wvalid=1的时候需要给出有效的数据,写入AXI总线。当最后一个数写完后,fdma_wvalid和fdma_wbusy变为0。

AXI4总线最大的burst lenth是256,而经过封装后,用户接口的fdma_size可以任意大小的,fdma ip内部代码控制每次AXI4总线的Burst长度,这样极大简化了AXI4总线协议的使用。

3-3:FDMA的读时序

fdma_rready设置为1,当fdma_rbusy=0的时候代表FDMA的总线非忙,可以进行一次新的FDMA传输,这个时候可以设置fdma_rreq=1,同时设置fdma burst的起始地址和fdma_rsize本次需要传输的数据大小(以bytes为单位)。当fdma_rvalid=1的时候需要给出有效的数据,写入AXI总线。当最后一个数写完后,fdma_rvalid和fdma_rbusy变为0。

同样对于AXI4总线的读操作,AXI4总线最大的burst lenth是256,而经过封装后,用户接口的fdma_size可以任意大小的,fdma ip内部代码控制每次AXI4总线的Burst长度,这样极大简化了AXI4总线协议的使用。

4:地址空间分配

配置完成后需要注意地址空间分配,FDMA IP的内存起始地址从0开始

4RTL仿真

1:仿真tb文件

DDR3的仿真文件在对应的FPGA工程路径uisrc/02_sim路径下,把仿真文件添加进来

2:仿真测试

5上板验证

添加fpga_pin.xdc文件,不同的开发板IO的约束定义一样,下图仅仅提供演示,具体以自己拿到的配套资料工程路径下的uisrc/04_pin/fpga_pin.xdc为准。当然读者也可以根据原理图自己定义约束。

通过ila在线逻辑分析仪IP-CORE,在线观察波形

通过在线逻辑分析仪查看结果,可以看到test_error信号一直低电平

标签:10,begin,end,fdma,DDR3,FDMA,DDR,output
From: https://www.cnblogs.com/milianke/p/17936465.html

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