探索基于FPGA的Cortex-M3软核DDR读写工程

基于FPGA的Cortex-M3软核DDR读写工程实现基于FPGA的Cortex-M3软核基本SOC，系统外设包括GPIO和UART串口，且实现对DDR的读写。开发基于vivado2019.2和vitis，理论上可适用于任何版本的vivado，软件工程基于Keil设计，并且附详细开发文档，能够快速完成工程的移植。在该工程基础上可进一步开发更多的功能。！

最近在搞一个超有意思的项目------基于FPGA的Cortex-M3软核DDR读写工程，今天来和大家分享一下其中的奥秘。

一、工程概览

这个工程旨在实现基于FPGA的Cortex-M3软核基本SOC 。这里面涉及到的系统外设包括GPIO（通用输入输出端口）和UART串口，而且还得实现对DDR的读写。这就好比搭建一个小的数字王国，各个组件各司其职。

二、开发工具与环境

开发基于vivado2019.2和vitis 。虽然说是基于2019.2版本，但理论上它能适用于任何版本的vivado 。软件工程这边则是基于Keil设计。这种工具组合可以说是优势互补，vivado和vitis负责硬件描述和综合等底层工作，Keil则专注于软件代码的开发与调试。

三、代码示例与分析

先来说说GPIO部分代码示例（这里以简单的GPIO初始化代码为例，假设是C语言代码）：

c 复制代码

#include "gpio.h"

void gpio_init(void) {
    // 设置GPIO方向为输出
    GPIO_DIR = 0xFFFF; 
    // 初始化GPIO输出电平为低
    GPIO_DATA = 0x0000; 
}

分析：在这段代码里，首先通过 GPIO*DIR = 0xFFFF;*将所有GPIO引脚设置为输出方向。0xFFFF 是十六进制表示，意味着每一位对应一个GPIO引脚，全为1即全设置为输出。接着 GPIO DATA = 0x0000; 将输出电平初始化为低电平，这里是对GPIO初始状态的一个设定，方便后续的操作。

再看看UART串口相关代码（同样是C语言）：

c 复制代码

#include "uart.h"

void uart_init(void) {
    // 设置波特率
    UART_BAUD = 9600; 
    // 使能UART发送和接收
    UART_CONTROL = UART_TX_EN | UART_RX_EN; 
}

分析：UART*BAUD = 9600;*设定了串口通信的波特率为9600，这是一个常见的串口通信速率，决定了数据传输的快慢。UART CONTROL = UARTTX EN | UARTRXEN; 则是通过按位或操作，同时使能了UART的发送和接收功能，这样串口就能正常收发数据啦。

对于DDR读写部分，代码相对复杂一些，这里简单示意一下（以伪代码为例）：

text 复制代码

// 初始化DDR控制器
ddr_controller_init(); 
// 定义要写入的数据
data_to_write = 0x12345678; 
// 写入DDR指定地址
ddr_write(ddr_address, data_to_write); 
// 从DDR指定地址读取数据
read_data = ddr_read(ddr_address);

分析：首先通过 ddrcontrollerinit(); 对DDR控制器进行初始化，这是后续读写操作的基础。然后定义了要写入的数据 datatowrite 。ddrwrite(ddr address, datatowrite); 这个操作就是将数据写入到DDR的指定地址 ddraddress*。读取操作 read* data = ddrread(ddraddress); 则是从相同的地址把数据读出来。

四、开发文档与移植便利性

工程还附带详细开发文档，这可太重要了。文档里从环境搭建到代码说明，再到工程的移植步骤，都写得清清楚楚。有了这份文档，就能够快速完成工程的移植。对于不同的项目需求，只要按照文档里的步骤，修改一些参数或者配置，就能把这个工程移植到新的环境中，简直不要太方便。

五、未来拓展

在这个工程基础上，还可以进一步开发更多的功能。比如添加更多类型的外设，像SPI接口、I2C接口等，或者优化DDR读写算法，提高数据传输效率。这就像给建好的数字王国不断添加新的建筑，让它变得更加丰富多彩。

总之，这个基于FPGA的Cortex-M3软核DDR读写工程有着很大的潜力和趣味性，无论是对于学习FPGA开发还是实际项目应用，都有着很高的价值。希望大家也能从中找到自己感兴趣的点，一起探索更多的可能性。