基于AXI總線的DDR3讀寫測試

本文開源一個FPGA項目：基于AXI總線的DDR3讀寫。之前的一篇文章介紹了DDR3簡單用戶接口的讀寫方式：《DDR3讀寫測試》，如果在某些項目中，我們需要把DDR掛載到AXI總線上，那就要通過MIG IP核提供的AXI接口來讀寫DDR。

下面圍繞Vivado BD工程的搭建以及各個IP的使用簡單介紹一下該項目。

01軟硬件平臺

• 軟件平臺：Vivado 2017.4;
• 硬件平臺：XC7A35TFTG256-1;

02創建Vivado BD工程

2.1 Clocking Wizard

首先在BD工程中添加Clocking Wizard IP核，用于給MIG IP核提供200M時鐘以及復位信號。

2.2 MIG IP

添加MIG IP核，接口已經默認配置成AXI接口。

• Clock Period：這里配置成400Mhz；
• Data Width：采用16bits；

• AXI參數配置：Data Width 配置成128 bits。DDR3是雙沿工作，并且工作頻率和用戶時鐘頻率為4:1，因此這里AXI總線位寬最大可配置為16bits42=128bits；

• MIG IP核輸入時鐘：200MHz；

• 系統時鐘：No Buffer；
• 參考時鐘：選擇Use System Clock；

配置好MIG IP后，將其與時鐘模塊（Clocking Wizard）進行連接。

2.3 FDMA

FDMA 是米聯客基于AXI4總線協議設計的一個DMA控制器，將其掛載到AXI4總線上，可以方便地對PL或者PS端DDR進行讀寫。

• FDMA寫時序

FDMA寫時序如下圖所示。將fdma_wready拉高，當fdma_wbusy為低的時候表示總線空閑，此時可以拉高fdma_wreq，同時設置起始地址和數據長度。當fdma_wvalid為高時，寫入有效數據。最后一個數據寫完，fdma_wvalid和fdma_wbusy會拉低。

• FDMA讀時序

FDMA讀時序如下圖所示。將fdma_rready拉高，當fdma_rbusy為低的時候表示總線空閑，此時可以拉高fdma_rreq，同時設置起始地址和數據長度。當fdma_rvalid為高時，輸出有效數據。最后一個數據讀完，fdma_rvalid和fdma_rbusy會拉低。

對FDMA IP參數進行配置：這里采用32位寬地址線以及64位寬數據線進行測試。

然后，將FDMA連接到AXI總線上，并通過axi_smc IP進行數據位寬轉換。將需要調用的接口接出來，得到以下BD工程。

配置起始地址為0x0000_0000，令DDR的讀寫地址從0開始。

最后在頂層文件中添加用戶邏輯，并生成bit文件。

03功能測試

該Vivado工程實現的功能是基于AXI總線對DDR3進行連續讀寫測試，每次突發讀寫長度為512*64bits，地址范圍為0~100M。FPGA板上測試結果如下圖所示。