基于MIG控制器的DDR3讀寫控制詳解

目的：詳細(xì)介紹FPGA中基于MIG IP核控制的DDR3詳細(xì)控制及內(nèi)部邏輯
平臺：AX7350-Xilinx
軟件：Vivado 2017.4

1.MIG IP 核介紹
1.1 IP核架構(gòu)
由下圖我們可以看到MIG這個(gè)IP核的架構(gòu)如下，直觀可以看出，MIG主要有面向用戶端口和面向DDR端口，用戶通過使用MIG能夠通過用戶端口的信號，來完成對DDR SDRAM的訪問，達(dá)到簡化操作的目的。

1.2 IP核用戶端控制命令
首先我們需要了解與用戶命令相關(guān)的信號，并且了解命令能夠被正確接收的時(shí)序。在下面的接口列表中信號的I/O方向均是相對MIG IP核而言的。

1.3 仲裁模塊
本模塊的目的是為了來避免讀寫沖突的，在ddr進(jìn)行寫操作的同時(shí)，也有可能有讀操作需要處理，這時(shí)候就會發(fā)生讀寫沖突，為了避免讀寫操作同時(shí)發(fā)生創(chuàng)建一個(gè)仲裁模塊，模塊的結(jié)構(gòu)和信號列表如下：

這里簡單介紹以下本模塊的工作方式，本模塊的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)入下圖所示，在仲裁狀態(tài)ARBIT下若接收到讀請求，則進(jìn)入讀狀態(tài)，若接收到寫請求，則進(jìn)入寫狀態(tài)。若讀寫請求同時(shí)出現(xiàn)則優(yōu)先響應(yīng)寫請求進(jìn)入寫狀態(tài)，當(dāng)在讀寫狀態(tài)中接收到讀寫結(jié)束信號wr_done或者rd_done時(shí)，狀態(tài)將回到仲裁狀態(tài)。

1.4 時(shí)鐘帶寬

在使用MIG IP控制DDR3讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)候總會遇到關(guān)于MIG控制器的時(shí)鐘問題，幾個(gè)時(shí)鐘總是搞得人暈頭轉(zhuǎn)向，為了進(jìn)一步說明清楚其之間的相互關(guān)系，繪制了上圖所示的時(shí)鐘模塊圖（其中各時(shí)鐘具體參數(shù)是根據(jù)黑金AX7350(XILINX 7035)系列FPGA開發(fā)板配置，不同的硬件平臺其具體參數(shù)不同，但是時(shí)鐘結(jié)構(gòu)類似）。

如上圖所示，MIG控制器一共可以分為三個(gè)部分：第一個(gè)是USER模塊，在這里可以理解為top模塊；第二個(gè)是MIG控制器，由于DDR3控制過程過去繁瑣，xilinx提供了一個(gè)可以讀寫DDR3的核，這個(gè)核也就是MIG控制器；第三個(gè)模塊也就是DDR3物理存儲芯片。

首先DDR3作為物理存儲介質(zhì)，一定是需要時(shí)鐘的，所以MIG給了DDR3一個(gè)時(shí)鐘，也就是圖中的clk_ddr3。那么MIG也不可能平白無故的能產(chǎn)生時(shí)鐘，所以它也需要一個(gè)外部輸入時(shí)鐘，也就是圖中的clk_input，是由用戶端輸送給MIG控制器內(nèi)部的時(shí)鐘分頻模塊。MIG內(nèi)部的時(shí)鐘模塊將輸入的時(shí)鐘分成兩路輸出，一路clk_ddr3接到物理DDR3芯片中，另一路clk_user輸送到user模塊中的DDR_CTRL中。一般情況下，clk_ddr3:clk_user=4:1，如圖中所示，clk_ddr3取值為800M，那么clk_user的值為200M。

關(guān)于DDR3的帶寬計(jì)算
如上圖時(shí)鐘模塊可知，clk_ddr3=800M，DDR3的物理接口為32bit，按照4:1的比例計(jì)算的話，用戶端的接口寬度2432=256bit，其中2指的是時(shí)鐘上下沿雙沿讀取數(shù)據(jù)，4指的是4:1的比例。
所以：
DDR3帶寬=1600M*32bit

仿真
每次涉及到仿真官方提供的IP時(shí)，都要詬病一下Altera做的多難用，Xilinx做的多人性化。Xilinx針對IP的仿真，只需要在生成IP后，點(diǎn)擊個(gè)Open Example Design即可，而腦殘的Altera非要給你整得特別復(fù)雜，非得你運(yùn)行個(gè)tcl腳本（這還算簡單的呢），才能啟動仿真，不能和Xilinx學(xué)學(xué)嗎？
對于ZYNQ 7035的MIG IP核，啟動仿真后，初始化完成大約在55us左右，要耐心等待啊，初始化完成是第一步，初始化完成了，才能有后續(xù)，不然的話，老老實(shí)實(shí)先讓初始化拉高再說吧。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于MIG控制器的DDR3读写控制详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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