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基於Qsys的DDR2內存驅動
按照正常步驟建立Quartus工程,新建一個頂層的Verilog文件用於調用Qsys系統。
此處有一個疑問:板卡上的芯片型號爲EP4CGX75CF23I7,但參考板卡給的例程,發現其選用的芯片型號爲EP4CGX75CF23C8,所以此程序也使用C8型號的芯片。
1、建立Qsys系統
瞭解DDR的基本知識,參考的是小梅哥電子的AC6102開發板的視頻及PDF文檔教程。建立Qsys的系統參考的是小梅哥AC6102和黑金電子的AX530教程。
1.1、時鐘
1.2、NIOS II
選擇NIOS II/f類型的軟核,設置復位向量地址(程序代碼存放的位置)和異常向量地址(程序運行的地址),因爲DDR2存儲器上電工作前需要對前幾個地址的進行反覆的數據讀寫操作,用來協商一個最佳的數據傳輸速率,所有需要設置一段偏移地址,設置地址偏移的大小參考Intel官方的文檔,此處設置爲0x100,同樣異常地址的偏移量爲0x120。
經過實際測試,發現不額外設置那0x100的偏移量,系統照樣可以正常運行。
設置系統的Cache大小,可以使用默認大小,最下面的紅框應取消勾選,因爲使用的DDR2的位寬爲128bits(64bits+雙速率數據接口),所以需要“使處理器中的最高有效地址位繞過數據緩存”。
1.3、系統ID
此模塊是用來給當前的Qsys系統一個唯一的編號,因爲有些SOPC系統中可能會出現多個NIOS II處理器的情況。此處隨意設置一個數值即可。
1.4、片上RAM
此處需要片上RAM,爲了在系統建立初期驗證,排除系統中除去DDR2控制器之外的錯誤給系統造成影響。
1.5、JTAG調試器
1.6、DDR2控制器
設置部分與第一章中的配置界面相同,按照同樣的參數設置。需要改變的是輸入時鐘爲clk的100MHz。
1.7、連接
2.2、頂層代碼
module DDR2_Systems
(
clk, rst_n, key_in,
mem_odt, mem_clk, mem_clk_n,
mem_cs_n, mem_cke, mem_addr,
mem_ba, mem_ras_n, mem_cas_n,
mem_we_n, mem_dq, mem_dqs,
mem_dm,
led
);
input clk;
input rst_n;
input key_in;
output reg [3:0] led;
output [1:0] mem_odt;
inout [1:0] mem_clk;
inout [1:0] mem_clk_n;
output [1:0] mem_cs_n;
output [1:0] mem_cke;
output [13:0] mem_addr;
output [1:0] mem_ba;
output mem_ras_n;
output mem_cas_n;
output mem_we_n;
inout [63:0] mem_dq;
inout [7:0] mem_dqs;
output [7:0] mem_dm;
nios_ddr2 u0 (
.clk_clk (clk), // clk.clk
.ddr2_local_refresh_ack (), // ddr2.local_refresh_ack
.ddr2_local_init_done (), // .local_init_done
.ddr2_reset_phy_clk_n (), // .reset_phy_clk_n
.mem_mem_odt (mem_odt), // mem.mem_odt
.mem_mem_clk (mem_clk), // .mem_clk
.mem_mem_clk_n (mem_clk_n), // .mem_clk_n
.mem_mem_cs_n (mem_cs_n), // .mem_cs_n
.mem_mem_cke (mem_cke), // .mem_cke
.mem_mem_addr (mem_addr), // .mem_addr
.mem_mem_ba (mem_ba), // .mem_ba
.mem_mem_ras_n (mem_ras_n), // .mem_ras_n
.mem_mem_cas_n (mem_cas_n), // .mem_cas_n
.mem_mem_we_n (mem_we_n), // .mem_we_n
.mem_mem_dq (mem_dq), // .mem_dq
.mem_mem_dqs (mem_dqs), // .mem_dqs
.mem_mem_dm (mem_dm), // .mem_dm
.rst_n_reset_n (rst_n) // rst_n.reset_n
);
endmodule
2.3、引腳分配
此次使用的PCIE板卡上有兩個晶振,一個爲100MHz,一個爲25Mhz,注意引腳分配的時候注意不要分配錯。
在給DDR2信號分配引腳的時候,不僅要分配引腳的號,還要選擇引腳的電平標準,電流大小。還需要設置輸出信號的分組,否則會在編譯時出現錯誤。最好的方式是一次配置完成後export出一個tcl腳本文件,以後配置起來就方便很多了。
2.4、NIOS程序編寫測試
打開Eclipse的NIOS開發環境,選擇正確的sopcinfo文件,新建一個基於memtest_small模板的工程,直接編譯,無需更改任何代碼,然後下載運行。