前 言
本文主要介绍基于Vivado的FPGA案例的使用说明，适用开发环境：Windows 7/10 64bit、Xilinx Vivado 2017.4。其中案例包括led_flash案例、key_test案例、ibert_eyescan案例、udp_10g_echo案例、fmc_ad9706_ad9613案例、bram_srio_target案例。
本次测试板卡为TMS320C6678＋Kintex-7 的FPGA高端异核开发板，它采用TI KeyStone架构C6000系列TMS320C6678八核C66x定点/浮点DSP以及Xilinx Kintex-7 FPGA处理器设计。
FPGA案例位于产品资料“4-软件资料DemoFPGA_Demo”的FPGA-HDL-demos和FPGA-BlockDesign-demos目录中。案例包含project和bin两个目录，其中project目录下包含案例工程文件，bin目录下含有案例.bit和.bin格式可执行文件。.bit格式文件用于在线加载，.bin格式文件用于固化至SPI FLASH。
fmc_ad9706_ad9613案例
案例功能
案例功能：评估板通过AD9613以175MSPS速率采集AD数据后，再通过ILA显示AD数据波形，再将AD9613的A通道数据通过AD9706以175MSPS刷新率进行DA数据输出，验证高速AD/DA功能。
图 51 程序功能框图
操作说明
将创龙科技的高速AD/DA模块TL9613/9706F连接至评估板FMC1接口，评估板J1跳线帽选择1.8V档位，以配置FMC IO的BANK电压为1.8V。
使用信号发生器向TL9613/9706F模块的A通道(CON2)提供测试信号，将信号发生器设置为一路正弦波输出，频率设置为1.5MHz，峰峰值设置为1.660Vpp，输出负载设置为50Ω，并使用示波器测试TL9613/9706F模块的DAC接口(CON4)信号。
图 52
图 53
请运行程序，在Vivado工程中分别右击B通道数据data_in_to_device[11:0]和A通道数据data_in_to_device[23:12]，点击"Radix -> Signed Decimal"将数据设置为有符号类型，点击"Waveform Style -> Analog"将数据设置为模拟波形。
图 54
图 55
点击
图标，可查看到ILA触发抓取AD数据波形。本次测得波峰值为1043，波谷值为-1361，则峰峰值为1043-(-1361)=2404。
图 56
图 57
AD9613量程为1.75Vpp，TL9613/9706F模块的AD输入增益为0.511。使用示波器通过TL9613/9706F模块的J2测试点，实际测得信号发生器产生的测试信号的峰峰值为2.06Vpp。根据AD9613数据手册，理论幅值=峰峰值*增益/量程*4096=2.06*0.511/1.75*4096=2463.82，与ILA结果基本一致。
此时，可从示波器中看到DAC接口输出频率为1.499MHz的正弦波，与信号发生器产生的信号基本一致。
图 58
关键代码
顶层文件为"projectfmc_ad9706_ad9613.srcssources_1importshdlfmc_ad9706_ad9613.v"，关键代码说明如下。
端口定义。
图 59
使能AD9613。
图 60
使用原语STARTUPE2输出65MHz系统参考时钟，并用clk_wiz_0 IP核产生各个模块工作时钟。其中adc_ref_clk为175MHz，用作AD9613参考时钟。idelayctrl_ref_clk为200MHz，用作IDELAYCTRL参考时钟。
图 61
将175MHz单端时钟转换成差分时钟输出至AD9613。
图 62
将AD9613的超量程差分信号转换为超量程单端信号。当输入信号幅值超量程时，该信号为高电平；当输入信号幅值未超过量程时，该信号为低电平。
图 63
ADC驱动模块。使用SelectIO IP核，将AD9613的差分信号(adc_data_p/n)转换为并行信号(data_in_to_device)。
图 64
使用ILA抓取AD数据和超量程信号。
图 65
配置AD9706为Pin Mode模式,参考时钟为差分模式,数据格式为二进制补码模式（因AD9613数据格式亦为补码形式）,使能AD9706，输出175MHz参考时钟至AD9706。
图 66
将AD9613的A通道数据输出至AD9706。
图 67
RTL原理图如下图所示：
图 68
IP核配置
本案例使用SelectIO(SelectIO Interface Wizard) IP核将AD9613输出的差分数据转换为并行数据。
SelectIO IP核开发文档为产品资料“6-开发参考资料Xilinx官方参考文档”目录下的《pg070-selectio-wiz.pdf》，具体配置说明如下。
配置Data Bus Direction为Input，Data Rate为DDR，数据位宽为12bit，IO类型为差分。
图 69
设置该IP核使用AD9613数据传输差分时钟作为参考时钟。
图 70
Tap Setting设置为13，将数据传输时钟的边沿与数据的边沿错开，以提高数据采集的准确性，不同板卡可能需设置为不同的值，以实际测试结果为准。IDELAYCTRL参考时钟ref_clock=200MHz，则ref_clock_period=1/200MHz=0.5ns=5000ps。Tap setting的取值范围为0~31，共32个Tap，则一个Tap=ref_clock_period/2/32=78ps。将数据传输时钟的边沿移动13个Tap(78ps*13=1014ps)，避免数据和时钟同时发生跳变而导致数据出错。
图 71
bram_srio_target案例
案例功能
案例功能：评估板DSP端和FPGA端进行SRIO通信测试，并统计读写速率。评估板DSP端作为Initiator，评估板FPGA端作为Target。SRIO默认配置为x4模式，每个通道速率5Gbps，并分别使用NWRITE NREAD和SWRITE NREAD模式进行测试。FPGA端使用一个36Kbit的BRAM作为设备存储空间，将DSP端发送的过来数据储存至BRAM。
本案例的DSP端测试程序为“4-软件资料DemoDSP_DemonoOS-demossrio_initiator”。为便于查找，我司在本案例的bin目录下提供了DSP端测试程序可执行文件srio_initiator_noOS.out。
操作说明
请先运行FPGA端程序，再运行DSP端程序，DSP端的CCS Console窗口将打印测试结果。
NWRITE NREAD模式：NWRITE=12.50Gbps NREAD=7.74Gbps
SWRITE NREAD模式：SWRITE=12.49Gbps NREAD=7.74Gbps
备注：由于写测试仅统计发送数据至SRIO FIFO的时间，读测试统计发送读请求并等待Target发送数据完成的时间，因此写速率将比读速率高。
图 72
关键代码
顶层文件为"projectbram_srio_target.srcssources_1importshdlbram_srio_target.v"，关键代码说明如下。
端口定义。
图 73
使用STARTUPE2原语提供的EOS作为系统复位信号，CFGMCLK(65MHz)作为系统时钟。
图 74
将时钟芯片CDCM61002的OD[2:0]管脚电平配置成011，PR[1:0]管脚电平配置成11，向Serial RapidIO Gen2 IP核提供125MHz的参考时钟。
图 75
图 76
图 77
图 78
例化Serial RapidIO Gen2 IP核。
图 79
图 80
其中Serial RapidIO Gen2 IP核输出的log_clk为125MHz。
图 81
调用srio_response_gen模块，其接口与Serial RapidIO Gen2 IP核连接。
图 82
RTL原理图如下所示：
图 83
模块/IP核配置
cdcm61002_cfg模块
本案例使用cdcm61002_cfg模块配置CDCM61002输出125MHz时钟，作为Serial RapidIO Gen2 IP核的参考时钟。
时钟芯片具体配置方式请查阅“6-开发参考资料数据手册核心板元器件CLOCK”目录下的《cdcm61002.pdf》。cdcm61002_cfg模块源码为"projectbram_srio_target.srcssources_1importshdlcdcm61002_cfg.v"。
Serial RapidIO Gen2 IP核
本案例使用Serial RapidIO Gen2 IP核实现FPGA与DSP通过SRIO接口进行通信，使用HELLO(Header Encoded Logical Layer Optimized)格式，支持NREAD、NWRITE、NWRITE_R、NWRITE_R、DOORBELL、MESSG等Response Packet操作。
Serial RapidIO Gen2 IP核开发文档为产品资料“6-开发参考资料Xilinx官方参考文档”目录下的《pg007_srio_gen2.pdf》，具体配置说明如下。
设置SRIO链路宽度为4 Lanes，每个Lane传输频率为5Gbps，参考时钟为125MHz，8bit位宽ID=0XFF。
图 84
点击I/O，Port I/O Style选择为Initiator/Target Legacy模式，其中Condensed I/O接收和发送均使用一个AXI4-Stream通道,Initiator/Target Legacy接收和发送采用不同的AXI4-Stream通道，I/O端口配置使用HELLO格式包，其他参数保持默认值即可。
图 85
srio_response_gen模块
本案例使用srio_response_gen模块为接收到的请求事务生成对应的响应事务。
srio_response_gen模块开发说明为产品资料“6-开发参考资料Xilinx官方参考文档”目录下的《pg007_srio_gen2.pdf》的Detailed Example Design章节。srio_response_gen模块源码为"projectbram_srio_target.srcssources_1importshdlsrio_response_gen.v"，关键代码说明如下。
log_clk和log_rst分别为逻辑层时钟与复位。tresp和treq分别为两个AXI4-Stream通道，tresp是响应事务传输通道，treq是请求事务传输通道。deviceid为Initiator发送过来的数据包中包含的Device ID，Source_id和id_override未使用，默认均为0。
图 86
定义HELLO格式包头中的FTYPE字段与TTYPE字段的值，此两个字段的值与事务类型有关。
图 87
将Initiator发过来的请求treq_tdata中的数据，按照HELLO格式的定义把对应的关键字段分离出来。
图 88
图 89
生成有响应事务的标志。
图 90
配置Initiator发送过来的读写事务的基地址为0x10870000，如Initiator发送的读写事务的目标地址的第31位至16位为0x1087，则数据将会从实际地址读出。如Initiator发送的读写事务的目标地址的第31位至16位非0x1087，则数据包的数据将被丢弃。
图 91
图 92
当地址字段的第31位至第16位为0x1087时，写事务的数据方可被存放至BRAM。
图 93
产生数据存储的写地址信号data_store_waddr和读地址信号data_store_raddr。由于srio_response_gen模块的数据位宽为64bit，即一次从BRAM读或写8Bytes数据，同时一个地址对应一个字节，则每读写8Bytes数据地址需要递增8位，因此地址位从current_addr[11:3]开始并递增。
图 94
例化一个RAMB36SDP来存储数据。DATA_WIDTH为64bit，ADDR为9bit，即总容量为2^9 x (64/8) = 4KByte。
图 95
图 96
申请IP核License
如需重新编译工程或打开Serial RapidIO Gen2 IP核，需在Xilinx官网申请Serial RapidIO Gen2 IP核的免费License，并将其正确导入。License申请与导入方法，请查阅开发环境搭建文档相关章节，其他IP核无需License。
图 97
成功导入License后，点击"View License Status"可以查看新添加的IP核License。
图 98
由于篇幅问题，文章分为上下两篇，本文为下篇，感兴趣的可以查阅观看，谢谢支持！
