DDR3（3）：写控制

　　调取的 DDR3 控制器给用户端预留了接口，用于实现对该 IP 核的控制，本篇介绍一下 DDR3 IP核写。在生成 DDR3 IP 核的界面中，可以找到 User Guide 手册，DDR3 的使用将围绕这个手册来展开。

一、接口框图

　　打开 User Guide 第 90 页，可以看到 DDR3 IP 核的接口框图如下所示。可以看到，中间部分就是我们调取的 DDR3 IP 核，它预留了两组总线，右边一组直接绑定在 DDR3 芯片端口，其总线信号名称均以 ddr 开头，这部分总线只需要在 top 层设为端口即可，无需自己写代码控制。而左边一组则是留给用户端逻辑，其总线信号名称多以 app 开头，这些信号则需我们自己来编写实现。

二、总线详解

　　对于 User Interface用户端逻辑信号， User Guide 第92页里有个汇总表，我们简单翻译一下。

1、命令总线（表格红色部分），其时序图如下所示。

2、写总线（表格黄色部分），其时序图如下所示。共有 3 种传输模式。模式 1 指的是命令和数据同时发送到 IP 核，模式 2 指的是数据提前于命令发送到 IP 核，模式 3 指的是数据落后于命令发送到 IP 核。模式 1 和 2 均可稳定传输，而模式 3 必须满足一个条件，即数据落后命令的时间不能超过两个时钟周期。一般来说，模式 2 比较常用，时序设计相对容易。

　　关于 app_wdf_end 信号，该信号表示：当前突发写的最后一个数据。在A7 DDR3 的控制器IP核中，只存在突发长度为 8 地址的形式 ，1 个地址能存放的数据是 16bit，因此每一次的地址突发带来的数据突发为 8*16=128 bit（对外接口为128bit）。本次 DDR3 IP 核调取时，我们选取的 “物理层 - 用户端” 的速率为 4：1，每次发送的有效数据为 128 bit，因此1 次突发写就完成了数据的写入，app_wdf_end 和 app_wdf_en 时序上同步了。

　　而如果选取的 “物理层 - 用户端” 的速率为 2：1，每次发送的有效数据为 64 bit，因此1次突发要分成2次才能真正写完，app_wdf_end 就看得更清楚了。

3、读总线（表格黄色部分），也分为两种速率，4:1 和 2:1。

4、其他总线（表格白色部分）

　　本次设计没有使用到，不作讲解。

三、写控制模块设计

　　本次设计写控制模块，试着将64个128bit数据写入DDR3 IP核，并最终进行仿真验证。为什么是64个？因为我喜欢。写控制模块框图如下所示：

　　当 wr_cmd_start 有效时启动本次的突发写，根据外部输入信号 wr_cmd_bl 可以确定本次突发需要写多少个数据。wr_cmd_addr 代表本次突发写的起始地址，数据是128bit的，一个地址能存16bit，因此每个128bit数据需要占用8个地址，即每次的地址计数+8。wr_end 用于告知其他模块，本次突发写结束。

　　本次设计均学自《威三学院FPGA教程》，具体代码就不贴了。

　　顶层文件不要忘了例化此模块。

//写控制模块 ---------------------------------------------------------------
wr_ctrl u_wr_ctrl
(
    .sclk                   (ui_clk                                  ), // input 100Mhz
    .rst                    (ui_clk_sync_rst | (~init_calib_complete)), // input
    .wr_cmd_start           (wr_cmd_start                            ), // input
    .wr_cmd_instr           (wr_cmd_instr                            ), // input [ 2:0]
    .wr_cmd_bl              (wr_cmd_bl                               ), // input [ 6:0]
    .wr_cmd_addr            (wr_cmd_addr                             ), // input [27:0]
    .wr_cmd_mask            (wr_cmd_mask                             ), // input [15:0]
    .data_128bit            (data_128bit                             ), // input [127:0]
    .data_req               (data_req                                ), // output
    .wr_end                 (wr_end                                  ), // output
    .app_rdy                (app_rdy                                 ), // input
    .app_wdf_rdy            (app_wdf_rdy                             ), // input
    .app_en                 (app_wr_en                               ), // output
    .app_addr               (app_wr_addr                             ), // output [27:0]
    .app_cmd                (app_wr_cmd                              ), // output [ 2:0]
    .app_wdf_mask           (app_wdf_mask                            ), // output
    .app_wdf_wren           (app_wdf_wren                            ), // output
    .app_wdf_data           (app_wdf_data                            ), // output [127:0]
    .app_wdf_end            (app_wdf_end                             )  // output
);

四、写控制模块仿真

可以看出，数据成功写入到了 ddr3 ip核。

调试 Modelsim 小技巧：在sim --- sim_1 --- behav --- modelsim中打开 top_ddr3_hdmi_tb_compile.do 文件，将最后一句 quit -force 删除掉，即可不关闭 Modelsim 调试仿真。

参考资料：威三学院FPGA教程