DDR3保姆级使用教程：ZYNQ 7010

内容:使用DDR3 IP核，向DDR3写入数据，然后再读出数据，通过串口打印。

设备：ZYNQ 7010 xc7z010clg-400-1。软件VIVADO 2018.3

（1）工程模块：一个写FIFO，一个读FIFO。一个ZYNQ IP核（DDR3在ZYNQ IP核内勾选）。一个AXI4通信接口转换模块。

（2）工程的运行逻辑简介：

AXI4的接口是64位，也就是，两个FIFO（读FIFO、写FIFO）与ZYNQ 的接口位宽是64位。我们进入和出来DDR3的数据都是64位的。

整个工程分为两个流程：

1. 突发写DDR3（设置一次突发写的长度是16个64位的数据）
   顶层文件内，持续向写FIFO写入数据，写FIFO的读计数会累积增加。每次写入FIFO的数据位宽是16位，当我们写入64个16位的数据，读计数值（rd_cnt）就会等于16（代表16个64位的数据排列在FIFO里）。
   当rd_cnt = 16 就代表满足一次突发写DDR3的设置长度“16”，那就会自动执行一次DDR3的突发写，数据就进入到DDR3里了（每次向DDR3里写1个64位数，重复了16次）。

2. 突发读DDR3（设置一次突发读的长度是16个64位的数据）
   我们要把之前写到DDR3里的数据读出来放到读FIFO里。DDR3的读操作受限于读FIFO的写计数值（wr_cnt）。wr_cnt在读FIFO被写入数据后会自动增加，增加1就代表DDR3给FIFO写了1个64位的数据。在读FIFO复位后，wr_cnt会清零，如果wr_cnt小于等于我们设定的16，DDR就自动往读FIFO搬运数值，一直到wr_cnt等于16了，DDR3就不会往FIFO里搬运数据。（当wr_cnt等于16就等于DDR3给了读FIFO16个64位的数据，代表一次突发读完成）

关于两个过程的一些问题：

红色箭头代表写流程，绿色箭头代表读流程
其中有很多的问题，比如时钟，信号线等等。看看我们怎么代码实现对DDR3的数据写入和读取吧。

**代码块一：**给写FIFO写入数据，这些数据会自动存入到DDR3中

/***********************方式2*  直接使能计数****************************/
reg [15:0] dat2;
wire wrfifo_data_en = dat2 ==1024;   //代表输入1024个16位数  rd = 256 *64always@(posedge loc_clk100m or posedge cnt_en_reg2)beginif(cnt_en_reg2)dat2 <= 16'd0;else if(!wrfifo_data_en && !cnt_en_reg2)dat2 <= dat2 + 1'b1;elsedat2 <= dat2;endassign wrfifo_clr  = reset;assign wrfifo_wren =!wrfifo_data_en & !cnt_en_reg2; assign wrfifo_din  = dat2;

assign wrfifo_wren 代表允许写FIFO写入数据的使能信号
assign wrfifo_din 代表给写FIFO写入的数据，在使能信号为1的情况下有效

**代码块二：**读FIFO的读出数据。DDR3会自动把数据给读FIFO，我们要把读FIFO的数据读出

/***********************方式1*   标志位cnt读计数****************************/
wire rdfifo_empty;
wire rdfifo_rd_rst_busy;
wire rd_en;
wire rdfifo_en_reg2;
reg [19:0] rdfifo_en_reg;
reg rd_clr;
assign rdfifo_en_reg2 = rdfifo_en_reg[19];
// //延迟20个时钟周期always@(posedge loc_clk100m or negedge wrfifo_data_en)beginif(!wrfifo_data_en)rdfifo_en_reg <= {20{1'b1}};elserdfifo_en_reg <= rdfifo_en_reg << 1;endassign rd_en = rdfifo_empty | rdfifo_rd_rst_busy;
reg [15:0] rd_dat;
reg rd_send_en;
wire rdfifo_data_en = rd_dat ==1024;   //代表输入1024个16位数  reg [31:0] rd_cnt;always @ (posedge loc_clk100m or posedge rdfifo_en_reg2)if(rdfifo_en_reg2)beginrd_dat <= 0;rd_cnt <= 0;rd_send_en <=  0;endelse  if(!rdfifo_data_en  &&  !rd_en)beginif(rd_cnt == 32'd9_999_999)   begin//   d199_999rd_dat <= rd_dat +1'b1;rd_send_en <= 1;rd_cnt <= 0;endelse beginrd_cnt <= rd_cnt + 1'b1;rd_dat <= rd_dat;rd_send_en <=  0;endendelse beginrd_cnt <= 0 ;rd_send_en <=  0;rd_dat <= rd_dat;endreg rd_send_en_reg;always @ (posedge loc_clk100m or posedge rdfifo_en_reg2)if(rdfifo_en_reg2)rd_send_en_reg <=  0;else  if(rd_send_en)rd_send_en_reg <= 1;else rd_send_en_reg <=  0;assign rdfifo_rden =rd_send_en;assign rdfifo_clr  = reset   | rd_clr;

这里的rd_send_en 是读FIFO的读使能信号，每隔“d9_999_999”也就是9_999_999 + 1 = 10_000_000 * 10ns = 100 ms读一次"读FIFO"的数据，因为读使能和读数据有一个周期的延迟，因此rd_send_en_reg 出现了，他被用来给uart模块块用来发送读FIFO的数据，来验证我们整个流程是否正确。

**代码块三：**串口打印

  uart tx  /
uart_byte_tx uart_byte_tx(.clk(loc_clk100m),.reset(reset),.data_byte(rdfifo_dout),.send_en(rd_send_en_reg),.baud_set(3'd0),.uart_tx(uart_tx),.tx_done( ),.uart_state());	

rdfifo_dout就是读FIFO的数据口了，因为rdfifo_dout是16位的，我们这样使用会直接输出低八位的数据。

在代码块一，我们看到

/***********************方式2*  直接使能计数****************************/
reg [15:0] dat2;
wire wrfifo_data_en = dat2 ==1024;   //代表输入1024个16位数  rd = 256 *64always@(posedge loc_clk100m or posedge cnt_en_reg2)beginif(cnt_en_reg2)dat2 <= 16'd0;else if(!wrfifo_data_en && !cnt_en_reg2)dat2 <= dat2 + 1'b1;elsedat2 <= dat2;endassign wrfifo_clr  = reset;assign wrfifo_wren =!wrfifo_data_en & !cnt_en_reg2; assign wrfifo_din  = dat2;

assign wrfifo_din = dat2;
dat2作为一直给FIFO，也就是一直给DDR3的数据是从0~1024开始变化的。所以串口打印的数据只有八位8h00到8hFF，一共256个数据。那么根据1024个数据挨个打印出来，在低八位上显示的效果就是4次循环打印输出00到FF

到这里整个流程就结束了，由于这个DDR3的工程涉及到PS与PL侧的资源，导致会有很多出BUG的地方。因此，整个工程代码难度比较高，我还是建议使用一个基础版的工程文件来学习整个DDR3的运行流程，接下来我会上传我自己编写的基础版的代码供大家学习参考