文章目录
1.项目要求
功能要求：
- 串口发送 数据和写指令给 FPGA 来控制 SDRAM 写操作。
- 串口发送 读指令给 FPGA 来控制 SDRAM 读操作，并将数据返回到FPGA。
2外设选取
- PC与FPGA通信需要哪种方式：原理：主要看速率比较，看他是否属于高速。uart、以太网…
串口
SDRAM
3外设如何实现功能（数据手册）
- 通过数据手册看如何实现需要的功能。
- 如果有多个操作可能 起冲突：可以引入仲裁模块：来判断优先执行那个操作、
- 看时钟选取多大，相位：是否引入PLL 差分时钟
- 看接口通信速率：是否速率不匹配 引入rdy、fifo
串口：实现发送、接收数据
功能分析
通过串口的协议分析：
FPGA根据协议，建立以上时序图，从串口助手连续接收 1字节数据。
串口助手根据，FPGA建立的时序，和协议比对，连续接收 1字节数据。
就可以实现串口发送接收数据功能。
时钟分析
可以选取50M 100M 。。。
通信速率分析
5208个时钟
SDRAM：读写数据功能
功能分析
通过SDRAM接口协议：需要完成 初始化操作、自刷新操作、写操作、读操作功能。才能通过SDRAM实现读写数据。
多时序冲突（引入仲裁模块）
每15.625us需要进行自刷新。由于2个时序操作可能有冲突所以我们需要引入仲裁模块：让不同时序操作不起冲突。
时钟选取
采取差分时钟 100M 100M相位180度，所以引入PLL模块
通信速率
100M，所以引入fifo后续讨论
4.接口模块设计
接口模块根据功能是否需要继续划分
-
uart模块：由于需要完成发送和接收模块所以分成
串口发送模块:uart_rxd din:bit ; dout:byte
串口接收模块:uart_txd din:byte ; dout:bit
-
SDRAM模块：需要完成初始化操作、自刷新操作、写操作、读操作功能、仲裁模块。
初始化模块:sdram_init din:byte ; dout:byte
自刷新模块 :sdram_arf din:byte ; dout:byte
写操作模块:sdram_write din:byte ; dout:byte
读操作模块:sdram_read din:byte ; dout:byte
仲裁模块：sdram_ctrl din:byte ; dout:byte
接口是否涉及寄存器配置
- 项目中有某些外设，上电工作前需要进行配置才能按要求工作。因此需要对外设内部寄存器进行读写，这一流程是通过FPGA来进行配置。
- 使用MDY推荐的模块寄存器配置结构：寄存器配置表模块**+**寄存器读写模块+时序接口模块
SDRAM不需要进行配置
5.内部模块的划分步骤
译码模块（指令系统：操作码+数据格式）
- 上位机，例如PC，ARM，DSP或者其他的器件，只涉及到一个接口，但是却有很多指令或者命令功能要发送，因此就需要一个指令系统。
- 指令系统一定会涉及到命令、地址和数据。这种情况，肯定会有一个“寄存器解析模块”，根据命令、地址和数据，改变相应的寄存器的值。
因为需要对指令进行译码所以要添加
译码模块：op_code 产生读、写触发信号，输出数据
添加功能模块
功能基本都实现了
根据模块匹配原则添加模块
- 模块与模块之间数据位宽是否匹配。一般添加 bit_byte衔接模块
- 模块与模块之间通信速率是否匹配。要加上RDY信号或者FIFO，一般都是数据多次重复发送需要考虑rdy和FIFO
- 考虑是否涉及多路进一路出，要用FIFO
- 选择何种fifo：同步fifo （noraml 模式 show ahead模式） 异步fifo（noraml 模式 show ahead模式）输入、输出时钟
根据通信速率原则发现：
串口接收速率明显小于SDRAM（100M速率），所以采用
写FIFO模块：wr_fifo
先把数据存储起来，等到SDRAM需要数据再读取出来。
同理串口发射也是，需要
读FIFO模块：rd_fifo ，由于写时钟100M相位差180（后续文档讨论）读时钟（uart:50M）,所以用异步fifo。
FIFO先把sdram读出来的数据存起来再通过串口发送过去。
综上
wr_fifo: wr_clk:50M rd_clk:100M
rd_fifo: wr_clk:100M(相位差π) rd_clk:50M
6、模块框架
初始模块框架
模块优化设计
- 架构相同或者类似用一个模块设计
wr_fifo 和 rd_fifo 可以用ctrl_fifo 模块
sdram_write 和 sdram_read 架构设计类似采用 sdram_wr_rd模块
7、项目细分
1.uart串口回环实验：串口发送256个数据给FPGA，存储到FIFO，存满及时返回256个数据 。代码设计、testbench、modelsim仿真
2.SDRAM的四个模块进行代码设计、testbench、modelsim仿真
3.整体项目实现:代码设计、testbench、modelsim仿真
8、自我答疑
代码已经功能实现，后续文档继续撰写。
9、学习总结
- 本文是一个综合性小项目，可以学到很多知识。
- 创作不易，认为文章有帮助的同学们可以关注、点赞、转发支持。
- 欢迎大家在评论区进行评论，一起分享设计
- 引用明德模块划分结构