10使用axi-fdma读写DDR

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

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

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*Create Date: 2021/10/15

*Module Name:

*File Name:

*Description:

*config sensor resgister

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*Copyright: Copyright (c) MiLianKe

*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

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

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

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

default:

T_S <= WRITE1;

endcase

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。