基于AXI總線的DDR3讀寫測(cè)試

本文開源一個(gè)FPGA項(xiàng)目：基于AXI總線的DDR3讀寫。之前的一篇文章介紹了DDR3簡(jiǎn)單用戶接口的讀寫方式：《DDR3讀寫測(cè)試》，如果在某些項(xiàng)目中，我們需要把DDR掛載到AXI總線上，那就要通過(guò)MIG IP核提供的AXI接口來(lái)讀寫DDR。

下面圍繞Vivado BD工程的搭建以及各個(gè)IP的使用簡(jiǎn)單介紹一下該項(xiàng)目。

01軟硬件平臺(tái)

• 軟件平臺(tái)：Vivado 2017.4;
• 硬件平臺(tái)：XC7A35TFTG256-1;

02創(chuàng)建Vivado BD工程

2.1 Clocking Wizard

首先在BD工程中添加Clocking Wizard IP核，用于給MIG IP核提供200M時(shí)鐘以及復(fù)位信號(hào)。

2.2 MIG IP

添加MIG IP核，接口已經(jīng)默認(rèn)配置成AXI接口。

• Clock Period：這里配置成400Mhz；
• Data Width：采用16bits；

• AXI參數(shù)配置：Data Width 配置成128 bits。DDR3是雙沿工作，并且工作頻率和用戶時(shí)鐘頻率為4:1，因此這里AXI總線位寬最大可配置為16bits42=128bits；

• MIG IP核輸入時(shí)鐘：200MHz；

• 系統(tǒng)時(shí)鐘：No Buffer；
• 參考時(shí)鐘：選擇Use System Clock；

配置好MIG IP后，將其與時(shí)鐘模塊（Clocking Wizard）進(jìn)行連接。

2.3 FDMA

FDMA 是米聯(lián)客基于AXI4總線協(xié)議設(shè)計(jì)的一個(gè)DMA控制器，將其掛載到AXI4總線上，可以方便地對(duì)PL或者PS端DDR進(jìn)行讀寫。

• FDMA寫時(shí)序

FDMA寫時(shí)序如下圖所示。將fdma_wready拉高，當(dāng)fdma_wbusy為低的時(shí)候表示總線空閑，此時(shí)可以拉高fdma_wreq，同時(shí)設(shè)置起始地址和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。當(dāng)fdma_wvalid為高時(shí)，寫入有效數(shù)據(jù)。最后一個(gè)數(shù)據(jù)寫完，fdma_wvalid和fdma_wbusy會(huì)拉低。

• FDMA讀時(shí)序

FDMA讀時(shí)序如下圖所示。將fdma_rready拉高，當(dāng)fdma_rbusy為低的時(shí)候表示總線空閑，此時(shí)可以拉高fdma_rreq，同時(shí)設(shè)置起始地址和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。當(dāng)fdma_rvalid為高時(shí)，輸出有效數(shù)據(jù)。最后一個(gè)數(shù)據(jù)讀完，fdma_rvalid和fdma_rbusy會(huì)拉低。

對(duì)FDMA IP參數(shù)進(jìn)行配置：這里采用32位寬地址線以及64位寬數(shù)據(jù)線進(jìn)行測(cè)試。

然后，將FDMA連接到AXI總線上，并通過(guò)axi_smc IP進(jìn)行數(shù)據(jù)位寬轉(zhuǎn)換。將需要調(diào)用的接口接出來(lái)，得到以下BD工程。

配置起始地址為0x0000_0000，令DDR的讀寫地址從0開始。

最后在頂層文件中添加用戶邏輯，并生成bit文件。

03功能測(cè)試

該Vivado工程實(shí)現(xiàn)的功能是基于AXI總線對(duì)DDR3進(jìn)行連續(xù)讀寫測(cè)試，每次突發(fā)讀寫長(zhǎng)度為512*64bits，地址范圍為0~100M。FPGA板上測(cè)試結(jié)果如下圖所示。