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基于FPGA的TDC设计

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基于FPGA的TDC设计

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原创试着新建一个vivado项目

 2019-7-26 14:17  4906 23 4 分类: FPGA/CPLD 文集: VIVADO

打开vivado，打开了xapp1052的参考设计。此时需要新建项目，可以直接从file->Project->new启动新建项目

给新建的工程命名（默认名字好像是project_1），并指定工程存放路径，默认选择为工程创建子目录：

由于是第一次学习vivado，新建工程类型，选择“Example Project”：

快速创建一个基于Microblaze的工程，所以选择的工程模板是“Base Microblaze”：

进入下一步，要为工程选择一个板卡，随便弄一个：

完成一步步后，点击finish开始创建新工程，之后得到新工程框图如下：

下面再为这个软核添加其它IP或外围：

首先，我们手动添加axi_memory_maped_to_pcie，如上图所示，点击+号，在弹出的IP列表中找到AXI MM to PCIe：

双击上图列表中的AXI MM to PCIe组建后，一个AXI MM to PCIe模块自动添加到了工程的Diagram里：

用同样的方法，再添加另外一个组件-AXI BRAM CONTROLLER。然后选择执行自动连接：

自动连接后的地址编辑器如下所示：

添加组件的时候没有显示出参数配置的界面，也就是说之前添加的两个组件目前是默认配置，为了按照自己的要求对组件进行配置，研究了一个下午，一直没有找到入口，囧！其实最终发现和Altera的原理图编辑一样，在Diagram页对目标组件双击就可以进入组件参数设置窗口（Xilinx叫重定制 IP（即：Re-customize IP）窗口），下面将加入到系统的pcie（应该算Root端吧？！）核进行配置，具体配置如下：

链路采用4x，5G；
参考时钟100M；
Bar0空间64K
地址宽度32位，
数据宽度128位，
C_AXIBAR2PCIEBAR_0=0xFFFF0000（EP端的bar0地址），
C_PCIEBAR2AXIBAR_0=0x06000000（RP端的BRAM基地址）

记得上图中的“Device/Port Type”要选择“Root Port of PCI Express Root Complex”。

研究了半天，才终于找到怎么设置C_AXIBAR2PCIEBAR_0=0xFFFF0000（EP端的bar0地址）和C_PCIEBAR2AXIBAR_0=0x06000000（RP端的BRAM基地址），如下图所示：

设置gpio为output，32bit。设置bram为128位。

------------------------------------------------

以上创建Microblaze工程是参考这篇文章https://www.cnblogs.com/yuzeren48/p/6680062.html进行的；此时有个流程问题，该文章说接下来就可以将系统设计导入硬件到SDK了，但是我这边的结果是导出硬件到SDK之前必须“Generate Block Design”。仔细阅读这篇文章，确实提到了有此一步，但是是在导出硬件到SDK之后。我猜测该博主是先做项目，后写博文，所以在参考其博文进行设计的时候，应该会有些许不一样的地方。下面按照步骤继续完成SDK里的任务。

生成系统框架设计之后，导出硬件到SDK，这样就为该系统框架设计生成了一个hdf文件，从Vivado的file菜单里可以直接切换到SDK工具。进入SDK之后从SDK的file菜单里file-new-board support packet，在该硬件平台上生成BSP。

生成bsp之后的SDK如下图所示：

继续跟着前人步伐，在BSP的基础上搭建一个C-project，这里就不新建工程了，而是使用pcie的example来举例，点开下图中红框import example，选择RC枚举的例子。

如上图所示点击导入例程，弹出下图所示窗口，选择RC枚举例子，然后点击“OK”

样例成功导入后，直接右击工程，从弹出的下拉菜单里选择“Build Project”：

Build project后就可以在debug目录下看到相应的elf文件了，如下图所示。需要注意的是，对于像我这样的新手来说，下图中的目录结构也是需要留意的，由于一路创建硬件、软件工程都是按照默认设置，所以下图中看到SDK目录位于硬件工程目录下，导入的BSP样例则位于SDK目录下，在BSP样例目录下就能找到Debug目录了：

到此似乎RP端已经圆满结束了，但是原文里是在上述样例基础上进行了修改；有点疑问的是修改是直接在样例上修改，还是另建工程进行修改呢？看行问后面出现了“build project，在project_2.sdk\helloword_bsp_xaxipcie_rc_enumerate_example_1\Debug目录下生成elf文件。”也就是有了新的“project_2.sdk”，我的理解是不是新建了一个bsp？如果想要新建工程，可以在SDK里从file菜单的new下新建了一个工程：

这里由于还不太确定，所以还是在样例的基础上试着按照原文进行如下修改：

修改rc_enmuerate_example.c文件（注：样例工程的src目录下只有xaxipcie_rc_enumerate_example.c文件）。需要修改以下几个地方：

1，去掉所有打印，使用gpio输出替代printf；（此处暂不修改）
2，参考xgpio_example.c ，在rc_enmuerate_example.c中增加gpio初始化，输出方向等设置；（此处暂不修改）
3，将PCIE_CFG_BAR_0_ADDR改为0xFFFF0000，确保在枚举的时候写入EP端配置空间的bar0基地址是PCIE_CFG_BAR_0_ADDR；
4，修改PcieInitRootComplex函数中关于link_up的部分，使用do while语句来确保RP和EP能link_up；（此处该如何修改？）
5，从SDK安装目录E:\Xilinx\SDK\2015.4\data\embeddedsw\XilinxProcessorIPLib\drivers\axidma_v9_0\src中把所有.h文件copy到SDK工程所在的bsp\microblaze_0\include下，把所有.c文件copy到src目录下，参考xaxidma_example_simple_intr.c文件配置dma，特别注意我们要根据自己ep端的设计来修xaxidma_g.c中的XAxiDma_ConfigTable。DMA这一块需要修改的东西比较多，主要是DMA收发数据时的几个Rxbuffer和Txbuffer地址要搞清楚，因为microblaze在RP端而DMA在EP端。本例中，我们一开始通过micro blaze往Txbuffer填数时，Txbuffer地址用的是RP端看过去的EP端BRAM地址。而DMA发送数据时，Txbuffer地址用的是EP端看过去的BRAM地址。
6，修改部分定义，代码里有很多for循环，次数太多影响仿真。

上面第4步，我试着修改如下：

/*
Status = XAxiPcie_IsLinkUp(AxiPciePtr);
if (Status != TRUE ) {
xil_printf("Link is not up\r\n");
return XST_FAILURE;
}

xil_printf("Link is up\r\n");*/
/*Above was commented by Jerry, and which was changed to do-while statements*/
do {
   Status = XAxiPcie_IsLinkUp(AxiPciePtr);
   if (Status != TRUE ) {
    xil_printf("Link is not up\r\n");
    return XST_FAILURE;
   }
} while(Status != TRUE);

xil_printf("Link is up\r\n");
而第5步，从EDK安装目录下拷贝文件，由于版本不同，我安装目录下没有axidma_v9_0,但是有好几个不同的版本，最小版本是v9_3，还有v9_4到v9_8，那么就从最小的版本号里拷贝。

关于第6步的问题有：

xaxidma_example_simple_intr.c文件在哪儿？
如何根据自己ep端的设计来修xaxidma_g.c中的XAxiDma_ConfigTable？

上面第一个问题的答案，应该是在v9_3目录下的examples目录里能找到xaxidma_example_simple_intr.c文件。

接下来完成RP端最后一步（注意上面对于软件的修改并未完成，先放一放），原文的描述是“打开vivado，右键board design，把elf文件关联到我们的RP端board design里，RP端的软硬件设计就算完成了。”，所谓的“右键board design”应该是回到vivado之前RP的系统框图设计，右击框图里的microblaze，如下图所示，选择“Associate ELF Files...”:

之后弹出对话框，点击浏览按钮，搜索并找到之前刚刚生产的ELF文件，建立软硬件之间的关联：

到此，按照原文，RP端已经建立，下面开始第二部分，即EP端。

------------------------------------------------------------------------------分割线---------------------------------------------------------

在上面的基础上，使用ip integrator – create block design，命名为Pcie_ep_dma。具体操作是在vivado的Flow菜单里：Flow->IP Integrator

可能是版本的问题，上述操作或者描述有误，具体操作应该是在vivado的Flow菜单里：Flow->Create Block Design，打开创建设计框图，

在弹出的对话框里对设计进行命名，设计存放地址保持默认即可：

点击OK给工程添加一个空的框图设计架构，如下图所示：

添加ip核：axi_memory_maped_to_pcie，axi_abram_ctrl，axi_direct_memory_access，axi_interconnect。这些IP核可以在IP Catalog里找到，可能名字在不同版本里不太一样，在2018.3里，没有下划线，直接是空格代替，这也导致我在IP Catalog里搜索了半天没有找到对应IP：

设置EP端pcie核，本设计中链路采用4x，5G，参考时钟100M，Bar0空间64K，地址宽度32位，数据宽度128位，C_AXIBAR2PCIEBAR_0=0xEEEE0000（RP端的bar0地址），C_PCIEBAR2AXIBAR_0=0x08000000（EP端的BRAM基地址）。设置bram数据位宽128bit。其余连线如下。