紫光FPGA DDR3 IP使用和注意事项（axi4协议）

紫光DDR3 IP使用

对于紫光ddr3 IP核的使用需要注意事情。

阅读ddr ip手册：

1、注意：对于写地址通道，axi_awvalid要一直拉高，axi_awready才会拉高。使用的芯片型号时PG2L100H-6FBG676，不同的型号IP核接口和axi的握手协议也不一样（一定要注意），这点要注意，这也给我挖了一个很大的坑，一把心酸一把泪啊。下图是上板之后通过debug和jtag_hub IP核抓取的信号

与芯片匹配的IP核：

2、写地址握手的过程，代码解析

用户需要一直拉高axi_awvalid地址有效信号，直至ddr返还axi_awready信号，两者同时为高完成握手信号，完成握手之后用户 就可以把axi_awvalid信后拉低，为下次握手做好准备。下面代码就是握手的过程

8'd1:begin//先拉高axi_awvalid信号，然后 等待axi_awready信号
           axi_awuser_ap  <= 'b0;
           axi_awvalid <= 1;
           if(axi_awvalid & axi_awready)//握手信号
             begin
               axi_awvalid <= 1'b0;//完成握手用户拉低axi_awvalid信号，为下次握手做好准备
               axi_awaddr<=28'h0000111;//握手成功就写入首地址，
               axi_awid<=8'h01;
               axi_awlen<=8'd120;//实际长度为 axi_awlen+1
               state<=8'd2;
             end
            else//等待写地址握手成功
              begin
               state<=8'd1;
              end
         end 

这段代码是用状态机的方式对ddr循环写地址，只有两个状态，状态1写入地址0x0000111，状态2写入地址0x0000311，对应上面图的

reg [7:0] cnt /* synthesis syn_keep = 1 */;// synthesis syn_keep = 1 防止信号被优化的语句
//reg [256-1:0] rd_data /* synthesis syn_keep = 1 */;
reg rd_valid /* synthesis syn_keep = 1 */;
always @(posedge axi_clk or negedge rst_n)
begin
if (!rst_n) 
  begin
    state<=8'd0;
    axi_awvalid<=1'b0;
    //axi_wvalid<=1'b0;
    axi_arvalid<=1'b0;
    axi_wdata<=256'b0;
    axi_aruser_ap <= 1'b0;
	axi_awuser_ap <= 1'b0;
	 wr_wlast<=1'b0;
  end
else
  begin
    case(state) 
    8'd0:begin//空闲状态
            if(ddr_init_done==1'b1 && test_start==1'b0)
               state<=8'd1;
            else
               state<=8'd0; 
               axi_awvalid<=1'b0;
               axi_arvalid<=1'b0;
               axi_wdata<=256'b0;
        end    
    8'd1:begin//先拉高axi_awvalid信号，然后 等待axi_awready信号
           axi_awuser_ap  <= 'b0;
           axi_awvalid <= 1;//这里注意，一定要先拉高axi_awvalid这个信号，否则ddr3 IP不会返还这个axi_awready信号。axi_awready没有被拉高的原因就在这里
           axi_awaddr<=28'h0000111;//握手成功就写入首地址，
           axi_awid<=4'h1;
        axi_awlen<=4'd12;//实际长度为 axi_awlen+1，只能有4bit，axi_awlen[3:0]
           if(axi_awvalid & axi_awready)//握手信号
             begin
               axi_awvalid <= 1'b0;//完成握手用户拉低axi_awvalid信号，为下次握手做好准备
               state<=8'd2;
             end
            else//等待写地址握手成功
              begin
               state<=8'd1;
              end
         end 

   8'd2:begin//先拉高axi_awvalid信号，然后 等待axi_awready信号
           axi_awuser_ap  <= 'b0;
           axi_awvalid <= 1;
           axi_awaddr<=28'h0000311;//握手成功就写入首地址，
           axi_awid<=4'h1;
           axi_awlen<=4'd12;//实际长度为 axi_awlen+1
           if(axi_awvalid & axi_awready)//握手信号
             begin
               axi_awvalid <= 1'b0;//0
               state<=8'd0;
             end
            else//等待写地址握手成功
              begin
               state<=8'd2;
              end
         end 

3、读ddr时，ddr的位宽在配置ip时设置为32，axi总线的宽度为256，256 /32=8，所以读ddr时每读一个数据地址就要偏移8，否则从ddr3中读出来的数据是不对的。

8'd6:begin//写读ddr地址
           axi_arvalid<=1'b1;
           axi_araddr<=axi_araddr + 'd8;//地址偏移8,否则读出来的数据是不对的
           axi_arid<= axi_arid + 4'h1;
           axi_arlen<=4'd4;//实际长度为 axi_awlen+1
           axi_aruser_ap <= 1'b0;  
           if(axi_arvalid & axi_arready)
             begin
               axi_arvalid<=1'b0;
               state<=8'd7;
             end
            else
              begin
               //axi_arvalid<=1'b0;
               state<=8'd6;
              end
         end

紫光使用的axi4协议是简化版的协议，跟标准的不一样，一定要注意。不同的FPGA芯片型号ddr3的ip核也不一样，axi握手时序也不一样，需要仔细阅读文档。

---晓凡  2023年12月17日于武汉书