程序设计方案.docx

1、程序设计方案DDR2程序设计方案程序设计目标实现DDR2的读写功能，并且读写正常。程序设计思路考虑到直接写DDR2读写时序有困难，所以使用DDR2 IP核。调用DDR2 IP核，并且为DDR2 IP核生成相应的时钟，根据模块化思想，将读写操作进行封装成模块，在顶层模块为读写模块提供地址与数据。程序具体设计根据以上思路需要做到以下几点：1)生成DDR2 IP核2)基于DDR核的读写模块3)顶层模块设计4)使用PLL生成时钟DDR2 IP核的生成过程打开核生成器创建一个新的工程根据工程需要指定工程路径，并且给工程取名。点击Part选择芯片型号，点击Generation选择语言，点击ok。找到mig

2、核，并双击，进入DDR2核生成过程。进入DDR2 IP核的配置界面，核对建立工程时的信息，点击下一步重新定义”Component Part”，点击下一步点击下一步选择DDR2_SDRAM，点击下一步设置时钟为200M，数据位宽为16点击此页的”Creat Custom Part”，设置器件名称为k4t1g164qf，此名称可以自由定义并作为DDR2芯片名，在最下方根据芯片手册选择相应的列地址，行地址以与BANK地址，点击保存，回到之前的页面，点击下一步选择”Burst Length”为4，点击下一步“System Clock”选择”Single-Ended”，单端时钟比较好操作，点击下一步。接

3、下来是DDR2引脚的配置，此时的配置需要明确DDR2在FPGA上的引脚，同时这一步也是检验DDR2引脚在FPGA上分配是否正确的方法。选择”Fixed Pin Out:.”这一选项，点击下一步将FPGA的引脚标识添加到对应DDR2信号名称的引脚上。多余引脚，先找一些无用的引脚填上，之后再修改ucf文件即可。如果ucf已经存在，也可以使用”ReadUCF”来进行加载，如果引脚有不正确的分配，进行”Valide”时会提示错误。如果无错误，点击下一步点击下一步选择”Accept”，点击下一步，之后一直点击下一步，直到最后点击”Generate”，生成DDR2 IP核。到此DDR2 IP核生成完成。打

4、开DDR2 IP核所在文件，ucf文件在par目录下，下图是路径，此ucf文件中有之前配置的引脚，其中一些引脚需要修改或删除。基于DDR2核的读写模块设计DDR2 IP核信号介绍DDR2读写需要操作的信号如下：信号位宽定义phy_init_done 1此信号为DDR2初始化信号，此信号为高有效rst0_tb 1DDR2操作时的复位信号，此信号高电平有效clk0_tb 1DDR2操作时的时钟信号app_wdf_afull 1写数据时FIFO满标志，为1时表示满app_af_afull 1写地址时FIFO满标志，为1时表示满rd_data_valid 1读数据时，数据输出有效标志app_wdf_w

5、ren 1写数据使能app_af_wren 1写地址使能app_af_addr 31地址线，无效的位写1(建议)app_af_cmd 3命令信号，000为写数据，001为读数据rd_data_fifo_out 32数据输出端口app_wdf_data 32写数据时的数据输入线app_wdf_mask_data4写入数据时的数据屏蔽信号DDR2 IP核读写时序分析写时序分析此图中的写数据是4突发连续写图中reset_tb为复位信号，本次生成核的复位信号为rst0_tb，此信号为1表示复位。phy_init_done为DDR2初始化完成信号，如果此信号不为高，表示DDR2核未完成初始化，此时DDR

6、2核无法工作。在复位无效并且phy_init_done为高的情况下，进行突发写数据。这里突发长度为4个数据，4个16位的数据，app_wdf_data的位宽为32位，所以需要写两次数据，即图中所示的D1D0,D3D2。地址是4的倍数，如第一个地址为0，第二个地址便为4，之后就是8，12.读时序分析在不断写入地址的过程中，数据会在rd_data_valid拉高的时候通过rd_data_fifo_out输出。不断写入地址，等待rd_data_valid拉高，读rd_data_fifo_out中的数据。读数据也一样，地址是以4为基数不断累加输入的。顶层模块设计顶层模块需要主要完成三个工作：调用DDR

7、2核，使用PLL生成DDR2核所需时钟，为读写模块提供数据与地址。DDR2核模块需要两个时钟信号，一个是sys_clk,一个是idly_clk_200，这两上时钟都为200M，使用锁相环生。DDR2核所需要时钟的生成与DDR2核的修改在DDR2核的内部也调用了一个锁相环，这个文件名为：ddr2_infrastructure.v如果顶层模块的时钟直接引入到DDR2核中，会产生一系列的问题，修改如下：将下图中的两个IBUFG名修改为BUFG。程序测试与程序改进方案最开始程序按照读写时序图写入四个地址，8个32位的固定数据。结果发现在rd_data_valid为1的情况下，只有在clk0_tb为低电

8、平的时候数据是写入的数据，即数据分成了16个小段，在clk0_tb高电平时的数据不稳定，在低电平时，数据稳定下来。结果如下图所示：改进1：在clk0_tb的上升沿或下降沿去获取数据，查看数据的稳定性。在查一些资料显示，地址不使用的高位需要置1，改进程序中结果如下图所示：图中，data_fifo_out_p是在clk0_tb上升沿获取数据，data_fifo_out_n是在clk0_tb下降沿获取数据。如上图所示，在下降沿获取的数据比较稳定。获取的数据过程中是先写地址，数据是随着rd_data_valid变为高后，数据从rd_data_fifo_out中输出，所以将读写模块中读部分只是写入地址，

9、读数据在顶层进行。同时，为了方便操作，读写模块写数据部分只写一次突发的数据，即64位的数据。为了使读取的数据更加稳定，数据进行两次处理：第一次，在时钟下降沿获取rd_data_fifo_out中的值，名称为data_fifo_out_n，第二次，在时钟上升沿获取data_fifo_n的值，取名为data_fifo_p_ff1，data_fifo_p_ff1为最终获取的稳定数据。结果如下图所示：测试过程中出现问题与分析 问题1：编译失败，锁相环出现问题。 原因：顶层模块调用了锁相环，DDR2 IP核内部也使用了锁相环，两个锁相环之间的时钟连接有问题。 解决办法：将DDR2 IP核内部锁相环的时钟

10、输入处的IBUFG修改为BUFG. 结果：可以编译通过。 问题2:phy_init_done未变高。 原因：在分配UCF引脚过程中dm引脚分配出错。 解决办法：查看原理图，修改引脚分配。 结果：phy_init_done拉高。心得与体会 地址： DDR2的芯片引脚中，数据线是16位，地址线是13位，bank地址是3位。在核中有列地址(10位)，行地址(13位)与bank地址(3位)。 在DDR2的芯片手册中，提到行地址与列地址是重合的。 在对DDR2芯片操作过程中，发现在地址超过16位时，读回的数据将会从0地址重新开始读。 从这里可以看出，DDR2的有效地址只有16位，但是如果将app_af_

11、addr的16位之后的地址拉高，会出现pyh_init_done不拉高情况。 app_af_addr是无效位是列地址+行地址+bank地址之后的位无效。 数据： DDR2芯片引脚中数据线是16位，而核中数据线是32位。 在向DDR2中写入数据时，在时钟的上升沿与下降沿都会写入数据。 因为突发长度为4，所有需要连续写入2个32的数据，才会是4个16位的数据。 读数据： 在读数据之前，需要写入地址与命令。 之后只需要等待rd_data_valid变为高，然后从rd_data_fifo_out中读取数据即可。 读到的数据可能不稳定，此时需要做一些处理。 在时钟的上升沿与下降沿读数据时，下降沿读到的数

12、据比较稳定。 使用时钟的上升沿再去读下降沿时读到的数据，数据是最稳定的。DDR2所有空间读写正确性验证第1就是查看chipscope，从chipscope查看数据，数据比较稳定，使用chipscope的触发器，查看一定范围的数据，结果数据正常。以上的验证手段不能够完全证明数据是正常的。第2写入的数据是依次递增的，从数据线上出来的数据是32位数据，高16位与低16位相差为1，如果高16位与低16位的数据相减如果为1，说明高16位与低16位组成的数据是正常的。接下来需要将前一个数据与后一个数据相减，如果结果为20002h，那么就可以证明读回的数据是连续的。这样的话就可以证明读回的数据是正常的。第3

13、就是将读出的数据，从串口发出，通过串口将数据进行比对。这种验证方法，如果串口是完全正常的，可以验证DDR2的所有空间读写是否正常。出现问题：使用第二种方法进行验证的过程中，使用减法运算会使数据变得不稳定。修改方法：将减法运算修改为异或运算，这样从chipscope查看到的数据会比较稳定。极速验证在全速的情况下写入数据，在全速的情况下读回数据。判断数据的正确性。方法：将之前的程序进行修改，将读写数据写到一个模块中。只要地址FIFO与数据FIFO不为满，那么不断写数据与地址，直到所有地址都写入数据。之后，只要地址FIFO不为满，那么不断写地址，直到所有地址都访问到。验证方法：使用以上所述的第二种方法进行验证，数据正常。