第1个虚拟项目

前言

点灯开启了我们的FPGA之路，那么我们来继续沙盘演练。

用一个虚拟项目，来入门练习，以此步入数字逻辑的大门。

****Key Words：****FIFO 、SOF 、EOF、计数器、缓存、时序图、方案设计

一、项目要求

输入报文长度64~2048字节；
输入报文之间最小间隔为两拍；
输出报文的前两拍添加16bit报文长度信息；第1拍为报文长度高8位；第2拍为报文长度低8位；第3拍开始为输入报文；

|------------|-----|----|----------------|
| 信号 | I/O | 位宽 | 描述 |
| 系统接口信号 ||||
| i_sys_clk | I | 1 | 系统时钟，125Mhz |
| i_rst_n | I | 1 | 硬复位，低有效 |
| 输入接口信号 ||||
| i_sop_in | I | 1 | 输入报文头指示信号，高有效 |
| i_eop_in | I | 1 | 输入报文尾指示信号，高有效 |
| i_vld_in | I | 1 | 输入报文数据有效信号，高有效 |
| i_data_in | I | 8 | 输入报文数据 |
| 输出接口信号 ||||
| o_sop_out | O | 1 | 输出报文头指示信号，高有效 |
| o_eop_out | O | 1 | 输出报文尾指示信号，高有效 |
| o_vld_out | O | 1 | 输出报文数据有效信号，高有效 |
| o_data_out | O | 8 | 输出报文数据 |

输入接口时序

输出接口时序

二、项目方案设计

2.1项目需求

输出报文；
输出报文长度；
报文与报文长度输出满足时序要求；

2.2项目方案

要求输出报文，且报文输出在报文长度输出之后，所以需要先对输入报文进行缓存，根据输入报文的位宽和长度范围，此处选择合适的同步FIFO即可；（如果是IC，那么就需要自己写FIFO，可以参考本博客的FIFO介绍）

这里项目提出了第1个要求，掌握FIFO的使用。

要求输出报文长度，所以需要对输入报文长度进行计数，并将其缓存；

此处有坑，若只用寄存器对长度进行缓存，存在被后续报文长度覆盖的风险，故需要第2个FIFO对报文长度进行缓存。

要求先输出报文长度然后紧跟着输出报文，此处需要对时序进行设计，需要掌握FIFO的读写时序，需要理解fpga的时钟沿采样。

理解：时钟沿采样及数据下一时钟沿变化。

2.3项目代码

cpp 复制代码

module zmj0001(
	input 			sys_clk,
	input 			rst_n,
	
	input			sop_in,
	input 			eop_in,
	input 			vld_in,
	input	[7:0]	data_in,
	
	output 			sop_out,
	output			eop_out,
	output			vld_out,
	output 	[7:0] 	data_out
	);

当然这不是唯一的设计方案，可以先自行考虑设计及验证。

若需完整代码工程，🐟搜索"zmj0001"

项目重难点：

FIFO的使用及时序的设计
考虑包间隔2 clk cycle
考虑长包+超短包的情况

时序设计可以用TimingDesigner软件，简单易用，需要的可以下载。

三、仿真验证

可以使用计数器来产生数据源data_in;

cpp 复制代码

`timescale 1ns / 1ps

module zmj0001_tb();

reg					sys_clk				;
reg					rst_n				;
reg 	[7	:0]		data_in				;
reg					vld_in				;
reg					sop_in				;
reg					eop_in				;
reg		[11	:0]		cnt					;									
wire 				sop_out  			;
wire 				eop_out             ;
wire				vld_out             ;
wire 	[7:0] 		data_out            ;

initial
begin
	sys_clk		=	0;
	rst_n		=	0;
	#100
	rst_n		=	1;
end
always #5	sys_clk	=	~sys_clk;	//100Mhz
//用计数器来产生data_in
always @(posedge	sys_clk	or	negedge	rst_n)begin
	if(~rst_n)
		cnt				<=		12'b0;
	else if(cnt > 2048)
		cnt				<=		cnt;
	else
		cnt				<=		cnt	+	12'b1;
end
always @(posedge	sys_clk	or	negedge	rst_n)begin
	if(~rst_n)begin
		data_in			<=		8'b0;
		sop_in			<=		1'b0;
		eop_in			<=		1'b0;
		vld_in			<=		1'b0;
		end
	else begin
		data_in			<=		8'b0;
		sop_in			<=		1'b0;
		eop_in			<=		1'b0;
		vld_in			<=		1'b0;
		if((cnt > 'd10  &&   cnt  <=  'd60)|(cnt > 'd68  &&   cnt  <=  'd668))begin
			data_in		<=		data_in + 1'b1;
			vld_in		<=		1'b1;
			end
		if((cnt == 'd11)|(cnt == 'd69))
			sop_in		<=		1'b1;
		if((cnt == 'd60)|(cnt == 'd668))
			eop_in		<=		1'b1;
		if((cnt == 'd62) | (cnt == 'd63))begin  //63  66
			data_in		<=		data_in + 1'b1;
			vld_in		<=		1'b1;
			sop_in 		<= 		1'b1;
			eop_in 		<= 		1'b1;
			end
		
		end
end	


zmj0001		u_zmj0001(
	.sys_clk			(sys_clk   ),	
	.rst_n              (rst_n     ),
						 			
	.sop_in             (sop_in    ),
	.eop_in             (eop_in    ),
	.vld_in             (vld_in    ),
	.data_in            (data_in   ),
						 			
	.sop_out            (sop_out   ),
	.eop_out            (eop_out   ),
	.vld_out            (vld_out   ),
	.data_out           (data_out  )
	);

endmodule