lattice DDR3 IP核使用调试分享

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lattice DDR3 IP核使用调试分享

作者：鱼丸粗面

本文为明德扬原创文章，转载请注明出处！

本文以一个案例的形式来介绍lattice DDR3 IP核的生成及调用过程，同时介绍各个接口信号的功能作用：

一、建立Lattice工程

1、首先，新建一个工程“lattice_ddr3”：

      其中器件选择的是ECP5U系列LFE5U-45F-CABGA381芯片，Lattice的工程后缀是.ldf文件。进入工程界面后，添加模块文件:右键点击Input Files --Add--New File--Verilog Files即可添加。

2、添加了工程文件后，需要设置一个顶层，右键点击impl1，选择Set Top-Level unit，在弹出的窗口中设置顶层文件的名称，综合软件选择系统自带的Lattice LSE。

二、顶层文件设计

      顶层文件中，需要包含输入输出信号，其中系统的输入是时钟clk和复位信号rst_n，输出是FPGA向DDR3的输出信号，信号的流程图如下所示：

     其中，IP核控制模块Mem_burst中是双端口的输入输出，输入信号有顶层中产生的输入和IP核返回的输入信号；输出有IP核输出到Mem_burst的信号和控制模块输出到顶层的信号。

三、模块信号功能介绍：

      DDR3 IP核的调用主要有两部分模块，分别是控制模块和IP核接口模块，其对应的各信号列表如下：

1、控制模块的信号功能列表如下所示：

信号名	位宽	I/O	功能
clk	1	I	工作时钟，由IP核输出时钟sclk提供
rst_n	1	I	复位信号，低电平有效
rd_burst_req	1	I	外部输入读请求信号
wr_burst_req	1	I	外部输入写请求信号
rd_burst_addr	28	I	外部输入读请求地址
wr_burst_addr	28	I	外部输入写请求地址
rd_burst_data_valid	1	O	控制模块读出到外部的有效数据
wr_burst_data_req	1	O	控制模快输出到外部的写请求确认信号，外部收到此信号，开始写入数据
rd_burst_data	64	O	控制模块输出到外部的数据
wr_burst_data	64	I	外部输入的写数据
burst_finish	1	O
app_rst_n	1	O	控制器输出的IP核复位信号
app_init_start	1	O	控制器输出的IP核初始化开始信号
app_cmd	4	O	控制器输出的IP核指令信号
app_cmd_valid	1	O	控制器输出的IP核指令有效信号
app_addr	28	O	控制器输出的IP核地址信号
app_cmd_burst_cnt	1	O	命令突发计数输出，指示给定的读或写命令被控制器自动重复的次数。控制器还根据命令的突发长度顺序生成每个重复命令的地址
app_ofly_burst_len	1	O	控制器输出的当前命令及时突发长度
app_write_data	64	O	控制器输出给IP核的外部写入数据
app_data_mask	8	O	用于写数据的数据掩码。每个位屏蔽本地写数据的对应字节
app_init_done	1	I	IP核输入的初始化完成信号
app_cmd_rdy	1	I	IP核输入的命令准备信号
app_datain_rdy	1	I	IP核输入的数据写入准备信号
app_read_data	64	I	IP核输入的从DDR3中输出的数据
app_read_data_valid	1	I	IP核输入的读出数据有效信号
app_wl_err	1	I	IP核输入的写错误指示信号
app_rt_err	1	I	IP核输入的读错误指示信号

2、DDR3 IP核的接口信号功能列表如下：

信号名	位宽	I/O	功能
clk_in	1	I	系统的工作时钟
rst_n	1	I	复位信号，低电平有效
app_rst_n	1	I	异步复位信号，只对内存设备进行复位，不会重置IP核
app_init_start	1	I	IP核初始化开始信号
app_cmd	4	I	IP核指令信号
app_cmd_valid	1	I	IP核指令有效信号
app_addr	28	I	控制器输出的IP核地址信号
app_cmd_burst_cnt	1	I	命令突发计数输出，指示给定的读或写命令被控制器自动重复的次数。控制器还根据命令的突发长度顺序生成每个重复命令的地址
app_ofly_burst_len	1	I	当前命令及时突发长度
app_write_data	64	I	控制器输出给IP核的外部写入数据
app_data_mask	8	I	用于写数据的数据掩码。每个位屏蔽本地写数据的对应字节
clocking_good	1	O	时钟稳定信号
burst_finish	1	O	突发读/写操作完成
app_init_done	1	O	IP核输出的初始化完成信号
app_cmd_rdy	1	O	命令准备输出信号，有效时表示内存准备好接收下一个命令和对应的地址，只持续一个时钟周期
app_datain_rdy	1	O	IP核输出的数据输入准备完成输出信号。当它有效时，表示内存已经准备好接收数据
app_read_data	64	O	IP核输入的从DDR3中输出的数据
app_read_data_valid	1	O	读数据有效输出信号，当其有效时，表示数据总线上的数据有效读出
app_wl_err	1	O	IP核输出的写错误指示信号
app_rt_err	1	O	IP核输出的读错误指示信号
em_ddr_addr	15	O	内存地址总线，内存的多路复用行和列地址。
em_ddr_ba	3	O	内存的bank地址
em_ddr_cke	1	O	控制器生成的内存时钟使能信号
em_ddr_clk	1	O	控制器产生的内存时钟，最高可达到400M
em_ddr_cs_n	1	O	内存片选
em_ddr_data	16	I/O	内存双向数据总线
em_ddr_dm	2	O	DDR3内存写数据掩码，为字节级写屏蔽字节通道
em_ddr_dqs	2	I/O	内存双向数据频闪
em_ddr_odt	1	O	内存终止控制
em_ddr_cas_n	1	O	内存列地址频闪
em_ddr_ras_n	1	O	内存行地址频闪
em_ddr_reset_n	1	O	IP核向内存发送的异步复位信号，低电平有效
em_ddr_we_n	1	O	内存写使能

四、DDR3 IP核生成过程：

      在例化DDR3的IP核之前，需要先生成DDR3的IP核，且DDR3的例化与其他IP核不同，具体的过程如下：

1、首先打开Clarity Designer创建一个IP文件：

2、进入IP核生成界面后，需要在网上下载DDR3的IP核，在Lattice IP Sever中进行联网下载DDR3的IP核并安装，安装完IP核后在Lattice IP中选择ddr3 sdram controller 3.1，进行IP核参数设计：

3、配置IP核参数，由于选取的器件是ECP5U系列FPGA，因此DDR3的频率需设置为300M，否则生成的IP核是灰色的无法加入工程中去，内存数据总线大小选择16，对应的输入数据位宽是64位，配置选择X8，对应的地址位宽是28位。

4、IP核生成完成后，点击系统IP核界面上Generate，会在工程的文件列表中加入一个.sbx文件，此文件就是需要例化的DDR3 IP核实体文件，同时在对应的文件夹下面会出现一个对应名称的.V文件，将这个.V文件中的信号例化进顶层中即可。

  5、需要例化的.V文件：

五、例化IP核

将上图中的.V文件例化进顶层文件中，定义好信号类型，将对应的信号相连接。至此，DDR3的IP核添加成功。

以上就是lattice DDR3 IP核使用调试的内容分享，加QQ 3358622769 与我进行更深入的讨论！