DDR官方例程读写仿真记录_ddr读写仿真

一、配置MIG控制器，理解MIG核的输入输出信号

1、配置MIG控制器

  a、在 IP Catalog里搜索MIG，点击下方的Memory Interface Generator核

b、接下来是查看FPGA的器件，速度等级，语言等等，全部和工程一致

c、接下来勾选 Creat Design ，设计名称保持默认 mig_7series_0 ，底部勾选使用AXI4接口

d、之后是 兼容的FPGA型号选择（默认不选） 和 存储器类型选择DDR3

e、Controller Option

DDR时钟：(外部时钟)

             选择400M----2500ps，这个时钟是输出给DDR储存器的驱动时钟，DDR芯片的IO时钟频率

             表现是MIG的输出信号  ddr_ck_p和ddr_ck_n

             由于是双沿采样，800M是实际的工作频率

用户时钟：（内部时钟）

            400 / 4 =100M     

            表现是MIG的输出信号       ui_clk = DDR的IO时钟  / （PHY to Controller Clock Ratio）

            DDR3 是8倍预读取，所以 ui_clk = 工作频率 / 8

        此外MIG核还有 参考时钟ref_clk 和 系统时钟sys_clk_i

            系统时钟一般为sys_clk_i=200M（工作频率大于666M时），即给MIG使用的

            参考时钟一般选择使用系统时钟（use system clock），给MIG中的IEDELAY使用

存储器类型（Memory Type）选择 ：Components

然后选择相应的DDR型号，Create Custom Part，电压为1.5V

DDR的数据位宽：16--128bit

ECC和数据掩码保持默认

Bank Machine 数量，这里默认 4 个

命令排序方式选择 strict，即不对命令重新排序

f、AXI4接口配置

AXI4数据位宽  128 = 16 * 8

TMD表示读写优先级相同，因为MIG只有一组地址线，DDR的读写两组地址线不能发挥作用

地址位宽  2Gb = 256MB = 2^28B       所以地址位为29位宽

AXI ID的位宽 4 ，AXI读写的通道号

g、MEMORY OPTION

200M的系统时钟 sys_clk_i，FPGA晶振上只有125M，使用PLL生成

                        后续参考时钟也使用这个时钟

顺序读写Sequential

输出驱动阻抗 R ZQ/7

片上终端  R ZQ/4

片选信号：要注意硬件原理图，连接即使能，否则不使能

AXI和DDR的地址映射关系选择后者

h、FPGA Option

系统时钟  no buffer

参考时钟使用系统时钟

低电平复位

勾选 Internal Vref

i、IO Selecting

设置内部阻抗：50hom

下面只要仿真的话，选择第一个选项；因为我们要上板，所以选第二个，配置引脚

配置引脚时，可以根据原理图选择 pin number 和 IO standard；也可以读取.ucf约束文件

验证后进入下一步

后面就不需要更改选项了，全部默认，最后选择 accept 即可

2、MIG信号说明

打开MIG的例化文件（.veo）

a、DDR接口

其中，init_calib_complete 信号表示MIG对DDR存储器初始化完成信号

init_calib_complete  ：（仿真时要先等该信号拉高，然后才能进行读写测试）；

带有 ddr3 的信号：通引脚（.ucf文件）连到外部，与DDR存储器相连的，满足DDR传输的协议

b、用户接口

其中

ui_clk 和 ui_clk_sync_rst ：输出给用户的时钟复位，具体频率多少与前面Controller Option设置的                                              相关；ui_clk = Clock period / (PHY to Controller Clock Ratio)

                                            即 DDR的 IO 时钟频率 除以 设置的速率比 

mmcm_locked 和 aresetn：是MIG内部 PLL，MMCM的锁定（高有效）和复位信号（低有效）

带有 app 的信号是 用户接口维护命令信号：不使用，输入给0，输出不用

c、系统信号

即 输入给MIG控制器IP的信号，时钟是前面配置的200M，低电平复位；控制MIG的

d、AXI接口信号

写地址信号

s_axi_awid ：  写入的通道 ID tag；

                        可以不按照通道ID tag读写，但是必须完成一个ID tag才能进入下一个ID tag

s_axi_awaddr ：写入数据的地址

s_axi_awlen ：突发写的长度，数据写入长度 = s_axi_len + 1；

s_axi_awsize ：写入数据的位宽大小，以字节为单位；s_axi_awsize = 4，即 2^4 = 16Byte

s_axi_awburst ：突发类型，一般是01；

s_axi_awlock ，s_axi_awcache ，s_axi_awprot ，s_axi_awqos ：一般全输入为 0

s_axi_awvalid ：由信息源端发送给目的端，代表信息源端的写入地址有效（主机发送）

s_axi_awready ：由目的端发送给信息源端，代表目的端准备接受（从机发送）

当 s_axi_awvalid 和 s_axi_awready 同时为高时，才将地址信息和控制信息传给设备

写数据信号

s_axi_wdata ： 要写入的数据

s_axi_wstrb ： 数据有效码；每一位拉高代表一个字节的数据有效

s_axi_wlast ：最后一位传输时拉高

s_axi_wvalid ：由信息源端发送给目的端，代表信息源端的写入数据有效（主机发送）

s_axi_wready ：由目的端发送给信息源端，代表目的端准备接受（从机发送）

当 s_axi_wvalid 和 s_axi_wready 同时为高时，才将数据信息传给设备

写响应信号

s_axi_bid   ：写响应通道，与awid相同

s_axi_bresp  ：写响应状态；2'b00表示OK，写入正常

（valid 和 ready 方向相反）

s_axi_bvalid ：由目的端发送给信息源端，代表目的端的写入响应有效（从机发送）

s_axi_bready ：由信息源端发送给目的端，代表信息源端准备接受（主机发送）

当 s_axi_bvalid 和 s_axi_bready 同时为高时，才将写入响应信息传给主机

读地址信号

s_axi_arid ：读取地址的 ID tag

s_axi_araddr ：读取数据的地址

s_axi_arlen ： 读取数据的突发长度；数据读取长度 = s_axi_arlen + 1；

s_axi_arsize ：读取数据的位宽，以字节为单位；s_axi_arsize = 4，2^4 = 16Byte

s_axi_arburst ：读突发的类型，一般为 2'b01

s_axi_arlock，s_axi_arcache，s_axi_arprot，s_axi_arqos  ：一般全为0；

s_axi_arvalid ：由信息源端发送给目的端，代表信息源端的读取地址有效（主机发送）

s_axi_arready ：由目的端发送给信息源端，代表目的端准备接受（从机发送）

当 s_axi_arvalid 和 s_axi_arready 同时为高时，才将地址信息和控制信息传给设备

读数据信号

s_axi_rid ：读取数据的 ID tag，与s_axi_arid相同

s_axi_rdata ：读取的数据

s_axi_rresp ：读响应状态；2'b00表示OK，读取正常

s_axi_rlast ：最后一次读取时拉高

s_axi_rvalid ：由目的端发送给信息源端，代表目的端的读取数据和响应有效（从机发送）

s_axi_rready ：由信息源端发送给目的端，代表信息源端准备接受（主机发送）

当 s_axi_rvalid 和 s_axi_rready 同时为高时，才将读取数据和响应信息传给主机

二、仿真DDR，对照AXI4协议查看波形

前面配置完成之后，直接右击MIG核，打开官方例程进行仿真（ open ip example design ）

直接simulation

等待一段时间，init_calib_complete信号拉高后，DDR初始化完成

添加 AXI4 信号，重新仿真

这里要注意的是显示的系统时钟 sys_clk 是输入给MIG核的（200M）

而AXI4的时序时钟是MIG输出的用户时钟 ui_clk (100M)，查看时要留意

写

黄色线 awvalid 和 awready 同时拉高时

写入的 ID tag 是 4'b0

写入的地址是 29'd0

写入的数据长度是 2+1 = 3

写入的数据位宽是 2^4 = 16Byte

粉色的线在 wvalid 和 wready 拉高时，确实保持3个 ui_clk（100M）

wlast 最后一个周期拉高

wstrb 为 16'hffff，数据全部有效

              128'h5a_5a_a5_a5_5a_5a_a5_a5_5a_5a_a5_a5_5a_5a_a5_a5确实是16Byte

橙色线在 bvalid 和 bready 同时拉高时，bresp 为 2'd0 写入状态正常

符合AXI4写时序

读

写入状态响应正常之后，过一段时间开始读

蓝色线 rrvalid 和 rrready 同时拉高时

读取的 ID tag 是 4'b0

读取的地址是 29'd0

读取的数据长度是 2+1 = 3

读取的数据位宽是 2^4 = 16Byte

与之前写入的相同（aw），读写地址正确

褐色线在rvalid 和 rready同时拉高时，持续3个 ui_clk ；在最后一次读取时，rlast 拉高；

读取响应为2'd0，状态正常；读取的数剧也与之前写入的相同。

AXI4读时序正确

至此带有AXI4接口的MIG核仿真验证成功