FPGA使用MIG调用SODIMM内存条接口教程,提供vivado工程源码和技术支持

目录

1、前言

FPGA应用中,数据缓存是一大重点,不管是图像处理还是AD采集亦或是PCIE等等,都需要缓存数据以作后续处理,一般的FPGA可以挂载SDRAM、DDR3、DDR4等内存颗粒作为缓存介质,但有时限于IO口、FPGA型号等原因,还需要设计SODIMM适配额外的内存条才能满足数据缓存的需求,这种需求一般用于高端项目;

本文使用Xilinx的V7 FPGA开发板NetFPGA-SUME平台作为实验板,该开发板板载2路SODIMM接口,可插入2个内存条作为缓存,该FPGA开发板可以在网上公开渠道买到;本例程使用HDMI输入视频或者内部生成的彩条视频作为视频源,将视频缓存到SODIMM内存条中做图像三帧缓存后再读出送HDMI显示,以验证FPGA对SODIMM内存条的读写是否成功,如果输出图像混乱或者质量不高,则证明读写有误,反之则成功;本博客详细描述了FPGA使用SODIMM内存条接口的设计方案,工程代码可综合编译上板调试,可直接项目移植,适用于在校学生、研究生项目开发,也适用于在职工程师做学习提升,可应用于医疗、军工等行业的高速接口或图像处理领域;

提供完整的、跑通的工程源码和技术支持;

工程源码和技术支持的获取方式放在了文章末尾,请耐心看到最后;

免责声明

本工程及其源码即有自己写的一部分,也有网络公开渠道获取的一部分(包括CSDN、Xilinx官网、Altera官网等等),若大佬们觉得有所冒犯,请私信批评教育;基于此,本工程及其源码仅限于读者或粉丝个人学习和研究,禁止用于商业用途,若由于读者或粉丝自身原因用于商业用途所导致的法律问题,与本博客及博主无关,请谨慎使用。。。

2、SODIMM内存条简介

SODIMM接口是比较老式的内存条接口,说他老式是对电脑主板特别是精巧型笔记本主板而言,因为SODIMM接口的体积较大,现在已经流行到了M.2接口,但对于FPGA而言,SODIMM接口并不落伍,毕竟一般而言FPGA的内存需求没有电脑那么大,加装SODIMM接口内存条已经是顶配了,关于SODIMM内存条网上有专门的讲解,我在这里就不罗嗦了,推荐一篇文章,链接如下:
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3、设计思路框架

设计思路框架如下:

视频输入

我的开发板板载一个FMC接口,我手里正好有一个HDMI输入输出的FMC转接板,其中HDMI输入接口连接了一块silcom9011芯片作为HDMI解码器,将输入的HDMI视频TMDS差分视频解码为24bit的GRB视频供FPGA使用;silcom9011芯片需要i2c配置才能使用,本例程提供verilog源码实现的i2c控制器配置silcom9011,关于silcom9011详细的配置使用,请看我往期的专门博客,地址如下:
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HDMI输出接口连接了一块silcom9134芯片作为HDMI编码器,将输入的24bit的GRB视频编码为TMDS差分HDMI视频输出;所以视频输入可以使用输入HDMI接口;但有的兄弟板子上也许没有HDMI输入接口,所以我专门设计了一个FPGA内部生成的动态彩条视频,用来模拟输入视频,也可以作为视频源参与测试,输入依然可以观测彩条的动态变化来验证;二者的选择通过工程源码顶层的`define COLOR_TEST来选择,选择切换逻辑如下:

c 复制代码
`ifdef COLOR_TEST
	assign ud_w_0_ud_wclk =vout_clk       ;
	assign ud_w_0_ud_wde  =video_de_color ;
	assign ud_w_0_ud_wvs  =video_vs_color ;
	assign ud_w_0_ud_wdata=video_rgb_color;
`else
	assign ud_w_0_ud_wclk =vin_clk ;
	assign ud_w_0_ud_wde  =vin_de  ;
	assign ud_w_0_ud_wvs  =vin_vs  ;
	assign ud_w_0_ud_wdata=vin_data;
`endif

如果在顶层把`define COLOR_TEST注释掉,则输入视频源为HDMI输入接口;

如果在顶层不把`define COLOR_TEST注释掉,则输入视频源为动态彩条;

动态彩条顶层模块接口如下:

视频缓存

使用我的经典套路FDMA完成,FDMA是专门用于各种类型数据读写DDR的控制器,用它来缓存视频也很方便,关于FDMA的专题讲解,请看我往期的专门博客,地址如下:
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MIG配置调用SODIMM内存条

SODIMM内存条本质上还是DDR3颗粒,Xilinx提供专门的MIG IP核作为PHY与之交互,但MIG配置调用SODIMM内存条与传统不太一样;其中的关键点如下:

其他配置则根据自己的内存条型号选择即可;

我的板子内存条如下:

VGA时序

由于输出视频分辨率为1920x1080@60Hz;所以需要提供标准的VGA时序驱动才能形成视频流,例程提供verilog源码的VGA时序模块,改模块支持常用的7种分辨率,通过定成的宏定义修改,如下:

本设计使用了1080P时序;

视频输出

我的开发板板载一个FMC接口,我手里正好有一个HDMI输入输出的FMC转接板,其中HDMI输入接口连接了一块silcom9011芯片作为HDMI解码器,将输入的HDMI视频TMDS差分视频解码为24bit的GRB视频供FPGA使用;HDMI输出接口连接了一块silcom9134芯片作为HDMI编码器,将输入的24bit的GRB视频编码为TMDS差分HDMI视频输出;silcom9134芯片需要i2c配置才能使用,本例程提供verilog源码实现的i2c控制器配置silcom9134,关于silcom9134详细的配置使用,请看我往期的专门博客,地址如下:
点击直接前往

4、vivado工程详解

开发板FPGA型号:Xilinx--V7--xc7vx690tffg1761-3;

开发环境:Vivado2019.1;

输入:HDMI视频或动态彩条,分辨率1920x1080@60Hz;

输出:HDMI视频,分辨率1920x1080@60Hz;

应用:FPGA使用SODIMM内存条;

工程Block Design如下:

工程代码架构如下:

综合编译完成后的FPGA资源消耗和功耗预估如下:

5、上板调试验证

板子如下:

HDMI接口输出如下:

动态彩条输出如下:

以动态彩条输出为例,看看输出演示视频:

FPGA MIG配置SOMIDD内存条

6、福利:工程代码的获取

福利:工程代码的获取

代码太大,无法邮箱发送,以某度网盘链接方式发送,

资料获取方式:私,或者文章末尾的V名片。

网盘资料如下:

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