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自定义fifo接口控制器

自定义fifo接口控制器
目的：以自定义组件的形式添加到sopc中，用于nios ii读写fifo。
实现：verilog，读写分开设计。
一、fifo读写操作接口控制器的设计
1、fifo写操作接口控制器的设计
（1）采用基本写传输。
（2）有三个与fifo连接的信号：。
（3）data的位数可调，范围1~32bit之间。
（4）因为需要有参数可调，因此设计为一个top模块加上一个avalon模块的形式。
代码清单：
fifo_write_top.v代码如下
`timescale 1ps/1ps
/********************************************************
    说明：    1、该模块是自定义的fifo写操作控制器的顶层文件
            2、采用基本写传输，每次操作时仅维持一个时钟周期
            3、fifo数据格式可调，默认是16bit
            4、从设计时序上看，从端口收到write信号到fifo接收到数据
                间存在两个时钟周期
    作者：    tzj
    时间：    2011-09-30
    版本;    V1.0
    镭射打印
********************************************************/
module fifo_write_top
#(
    // parameters
    parameter bits_of_data = 16    // 可调参数
)
(
    // avalon clock interface signals
    input    clk,            // 总线时钟
    input reset_n,        // 总线复位
   
    // signals for avalon-mm slave port
    input chipselect,    // 片选
    input [ 1:0 ] address,        // 地址线
    input [ 3:0 ] byteenable,    // 数据字节使能
    input write,    // 写请求
metal dome    input [ 31:0 ] writedata,    // 写数据
   
    // fifo interface signals
    input full,        // fifo满标志
    output[ bits_of_data-1:0 ]    data,    // 写入fifo数据
    output wrreq    // fifo写请求
);
   
    defparam i1.bits_of_data = bits_of_data;    // 调整data位数
    fifo_write_avalon  i1(
        // avalon clock interface signals
        .clk( clk ),
        .reset_n( reset_n ),   
       
        // signals for avalon-mm slave port
        .chipselect( chipselect ),
        .address( address ),
        .byteenable( byteenable ),
        .write( write ),
        .writedata( writedata ),
       
        // fifo interface signals
        .data( data ),
        .full( full ),
        .wrreq( wrreq )
    );
endmodule
fifo_write_avalon.v代码如下
`timescale 1ps/1ps
/********************************************************
链轮设计
    说明：    1、该模块是自定义的fifo写操作控制器的核心文件
            2、avalon总线信号，每次操作时仅维持一个时钟周期
            3、fifo数据格式可调，默认是16bit
            4、从设计时序上看，从端口收到write信号到fifo接收到数据
                间存在两个时钟周期
    作者：    tzj
    时间：    2011-09-30
    版本：    V1.0
           
********************************************************/
module fifo_write_avalon (
                        // avalon clock interface signals
                        clk,
                        reset_n,                       
                        // signals for avalon-mm slave port
                        chipselect,
                        address,
                        byteenable,
                        write,
                        writedata,
                        // fifo interface signals
                        data,
                        full,
                        wrreq
                    );
    // parameters
    parameter bits_of_data = 16;    // 对应nios ii下可修改的参数
   
    //===============================================
    // 端口声明
    // avalon clock interface signals
    input    clk;            // 总线时钟
    input reset_n;        // 总线复位
   
    // signals for avalon-mm slave port
    input chipselect;    // 片选
    input [ 1:0 ] address;        // 地址线
    input [ 3:0 ] byteenable;    // 数据字节使能
    input write;    // 写请求
    input [ 31:0 ] writedata;    // 写数据
   
    // fifo interface signals
    input full;        // fifo满标志
    output[ bits_of_data-1:0 ]    data;    // 写入fifo数据
    output wrreq;    // 写fifo请求
    reg wrreq;
   
    //===============================================   
    // 寄存器
    reg [ 31:0 ] write_data_reg;    // 写数据寄存器
    reg write_data_reg_sel;    // 写数据寄存器使能
   
    //===============================================
    // 对控制寄存器地址进行译码
    always @ ( address )
        begin
            write_data_reg_sel <= 1'b0;
            case ( address )
                2'b00    :    write_data_reg_sel <= 1'b1;
                default:    write_data_reg_sel <= 1'b0;
            endcase
        end
    //===============================================       
    // 写入fifo数据寄存器
    always @ ( posedge clk or negedge reset_n )    // 上升沿时获取数据
        if ( !reset_n )
            write_data_reg = 32'b0;
        else if ( write & chipselect & write_data_reg_sel & !full )
            begin
                if ( byteenable[0] )
                    write_data_reg[ 7:0 ] = writedata[ 7:0 ];
                if ( byteenable[1] )
                    write_data_reg[ 15:8 ] = writedata[ 15:8 ];
                if ( byteenable[2] )
                    write_data_reg[ 23:16 ] = writedata[ 23:16 ];
                if ( byteenable[3] )
                    write_data_reg[ 31:24 ] = writedata[ 31:24 ];                   
            end
    //===============================================           
    // 写fifo请求
    always @ ( posedge clk or negedge reset_n )
        if ( !reset_n )
            wrreq = 1'b0;
        else if ( write & chipselect & write_data_reg_sel & !full )    // 非满
            wrreq = 1'b1;
        else
            wrreq = 1'b0;
    //===============================================           
    // 写数据   
    assign data = write_data_reg[bits_of_data-1:0];
   
endmodule
2、fifo读操作接口控制器的设计
采用带两个等待周期的读传输。
（1）采用带2个等待周期的读传输。
（2）有四个与fifo连接的信号：。
（3）q的位数可调，范围1~32bit之间；usedw的位数可调，根据fifo的usedw位数而设定。
（4）因为需要有参数可调，因此设计为一个top模块加上一个avalon模块的形式。
代码清单：
fifo_read_top.v代码如下
`timescale 1ps/1ps
/********************************************************
    说明：    1、该模块是自定义的fifo读操作控制器
            2、avalon总线信号，每次操作时仅维持一个时钟周期
            3、读操作有两个时钟的等待
            4、状态读的是fifo的usedw，位数可调，默认6bit
            5、fifo外设的数据位数可调，默认16bit
    作者：    tzj & cj
    时间：    2011-09-30
    版本：    V1.0
   
********************************************************/
module fifo_read_top
#(
    // parameters
    parameter bits_of_q = 16,
    parameter bits_of_usedw = 6
)
(
    // avalon clk interface signals
    input clk,
    input reset_n,                       
    // signals for avalon-mm slave port
    input chipselect,
    input [1:0] address,
    input read,
    output [31:0] readdata,
    // fifo interface signals
    input [bits_of_q-1:0] q,
    input empty,
    input [bits_of_usedw-1:0] usedw,
    output rdreq
);
    defparam i1.bits_of_q = bits_of_q;
    defparam i1.bits_of_usedw = bits_of_usedw;
   
    fifo_read_avalon  i1(
        // avalon clk interface signals
        .clk( clk ),
        .reset_n( reset_n ),                       
        // signals for avalon-mm slave port
        .chipselect( chipselect ),
        .address( address ),
        .read( read ),
        .readdata( readdata ),
        // fifo interface signals
        .q( q ),
        .empty(empty),
        .usedw( usedw ),
        .rdreq( rdreq )
    );
endmodule
fifo_read_avalon.v代码如下
`timescale 1ps/1ps
/********************************************************
    说明：    1、该模块是自定义的fifo读操作控制器
            2、avalon总线信号，每次操作时仅维持一个时钟周期
            3、读操作有两个时钟的等待
            4、状态读的是fifo的usedw，位数可调，默认6bit
            5、fifo外设的数据位数可调，默认16bit
    作者：    tzj & cj
手提把    时间：    2011-09-30
    版本：    V1.0
   
********************************************************/
module fifo_read_avalon (
                        // avalon clk interface signals
                        clk,
                        reset_n,                       
                        // signals for avalon-mm slave port
                        chipselect,
                        address,
                        read,
                        readdata,
                        // fifo interface signals
                        q,
                        empty,
                        usedw,
                        rdreq
                    );
    // parameters
    parameter bits_of_q = 16;
    parameter bits_of_usedw = 6;
   
    //===============================================
    // 端口声明
    // avalon clk interface signals
    input    clk;            // 总线时钟
    input reset_n;        // 总线复位
   
    // signals for avalon-mm slave port
    input chipselect;    // 片选
    input [ 1:0 ] address;        // 地址线
    input read;        // 读请求
    output [ 31:0 ] readdata;    // 读数据
   
    // fifo interface signals
    input [ bits_of_q-1:0 ]    q;    // 读取fifo数据
    input    empty;    // fifo空标志
    input [bits_of_usedw-1:0] usedw;    // fifo使用情况
    output rdreq;    // 读fifo请求
   
    reg [ 31:0 ]    readdata;
    reg rdreq;
    reg wait_ready;        // 等待周期标志
    reg ready;    // 控制读的时钟标志
   
    //===============================================   
    // 寄存器
    wire [ 31:0 ]    read_data_reg;        // 读数据寄存器
    wire [ 31:0 ]    read_usedw_reg;    // 读状态寄存器
    reg read_data_reg_sel;    // 读数据寄存器使能
    reg read_usedw_reg_sel;// 读状态寄存器使能   
   
    //===============================================
    // 对控制寄存器地址进行译码,非阻塞
    always @ ( address )
        begin
            read_data_reg_sel    = 1'b0;
            read_usedw_reg_sel    = 1'b0;
            case ( address )
                2'b01    :    read_data_reg_sel = 1'b1;    // 使能读取数据寄存器
                2'b10    :    read_usedw_reg_sel = 1'b1;    // 使能读取状态寄存器
                default:   
                    begin
                    read_data_reg_sel = 1'b0;
                    read_usedw_reg_sel    = 1'b0;
                    end
            endcase
        end
    //===============================================
    // 读fifo请求
    always @ ( read or chipselect or read_data_reg_sel or empty or wait_ready or ready )
        begin
            rdreq = 1'b0;
            if ( read & chipselect & read_data_reg_sel & !empty & !wait_ready & !ready )    // rdreq信号只持续一个时钟，由wait_ready引起
                rdreq = 1'b1;
            else
                rdreq = 1'b0;
        end
   
    //===============================================
    // 控制时钟周期的标志
    always @ ( posedge clk or negedge reset_n )   
        if ( !reset_n )
            wait_ready <= 1'b0;
        else if ( read & chipselect & !wait_ready & !ready &(read_data_reg_sel | read_usedw_reg_sel))    // fifo收到rdreq的上升沿，即等待周期中
            wait_ready <= 1'b1;
        else if ( wait_ready )    // 第二个时钟上升沿，readdata将返回q值
胶衣树脂            wait_ready <= 1'b0;
        else
            wait_ready <= 1'b0;
    always @ ( posedge clk or negedge reset_n )   
        if ( !reset_n )
            ready <= 1'b0;
        else if ( wait_ready )    // fifo收到rdreq的上升沿，即等待周期中
            ready <= 1'b1;
        else
            ready <= 1'b0;
           
    //===============================================
    // 读取fifo寄存器数值       
    always @ ( posedge clk or negedge reset_n )
        if ( !reset_n )
            readdata = 32'h88888888;
        else if ( wait_ready )    // 等待一个时钟后返回结果标志
            case ( address )
                2'b01    :    readdata = read_data_reg;        // 返回数据值
                2'b10    :    readdata = read_usedw_reg;    // 返回空状态
                default:    readdata = 32'h88888888;
            endcase
    wire [32-bits_of_q-1:0] tmp1;
    wire [32-bits_of_usedw-1:0] tmp2;
    assign tmp1 = 0;
    assign tmp2 = 0;
   
    assign read_data_reg = { tmp1, q };    // 读入fifo输出的数据
    assign read_usedw_reg = { tmp2, usedw };    // 读fifo状态   
endmodule
二、添加该组件模块
1、将上述的代码清单，改为4个verilog文件。
2、建立一个工程，打开sopc builder。
3、在Component Library框下，选择“New”或者双击Project下的“New component”，会出现如下对话框：
4、添加源文件
进入“HDL Files”选项卡，通过“Add”添加源文件，注意将top文件指定为顶层文件，此处以读操作为例。
添加完以后，如下图：
5、设定信号
进入“Signals”选项卡，如下图：
修改与fifo连接的外部信号，按下图调整：
选择new Conduit，并将Signal Type设为export。
其余三个信号一样设置。
其余信号不需要调整。
调整完后，之前的error就消失了。
6、调整接口
进入“Interfaces”选项卡。
调整Timing这一项，把读等待设为两个周期。
Deprecated部分，小的选择的是动态。
把Conduit信号都改为实际的信号名，如下图：
7、可调参数
进入“HDL Parameters”选项卡，可以看到代码中所设定的两个可调的参数的位数。
8、库信息
进入“Library Info”选项卡，主要是修改Display name和所在的组Group。其余信息选填即可。如小的的是：
9、按照3~8的步骤，添加写操作接口控制器
需要注意的是，Timing保持默认即可，没有必要也把读等待改为两个周期。
10、添加ip路径
在工具栏“Tools”中选择“Options”，弹出：
选择Category中的Ip Search Path，通过Add把存放四个文件的文件夹路径指定。然后选中该路径，点击Finish。如果没有加载信息出现，则重复此过程即可。
11、至此，sopc下的自定义fifo读写接口控制器就添加完了。使用时，和altera提供的一样用，比如添加一个读控制器，如下图：
会出现parameters项，可以调节q的位数和usedw的位数。
三、问题及感谢
仅仅测试了8bit、16bit、24bit和32bit这四种情况。数据读取可以，一点小问题是，当把fifo写满，则此时读到的usedw信号显示为0而不是fifo的深度。不想想了，累死了。谁知道的话或者谁改过来了，可以告诉小的一下啊，不胜感谢！
圆珠笔尖
为了用这个，百度过谷歌过，貌似这个很简单，要不就是语焉不详，都没有看到详细代码，貌似csdn上有可惜是vhdl不懂。。。好在现在这个可以用了，将就凑活吧。小小抱怨一下：不喜欢csdn和pudn下个代码还要积分的，推崇免费。。。
新手菜鸟学习不容易，尤其英文还那么菜的，搞了好久才到这一步哎。高手们大虾们，似乎都不屑于解决这些小问题那。~~~~(>_<)~~~~高手们大侠们，路过不要喷小的。
如果大家有更好的fifo接口控制器，希望传给小的一份啊！
交流QQ：1771736249，注明百度文库，fpga哦

本文发布于:2024-09-22 15:38:06，感谢您对本站的认可！

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