FPGAの部屋

カメラ・インターフェースIPにAXI4 Lite Slave インターフェースを追加２（シミュレーション）

前回、ISimでシミュレーションしようとしたらエラーが発生した。その原因は、Windowsのフルパス+ファイル名が255文字という制限があって、中間ファイルが作れなかったためだ。
浅い階層にプロジェクトを移動してISimでシミュレーションを行った。下にISimのシミュレーション結果を示す。


テストベンチはとっても長いので、スティミュラスを生成するtask とtask を起動するinitial文を抜き出して、下に示す。

    initial begin
        // Initialize Inputs
        s_axi_lite_awaddr = 0;
        s_axi_lite_awport = 0;
        s_axi_lite_wvalid = 0;
        s_axi_lite_wdata = 0;
        s_axi_lite_wvalid = 0;
        s_axi_lite_bready = 0;
        s_axi_lite_araddr = 0;
        s_axi_lite_arport = 0;
        s_axi_lite_arvalid = 0;
        s_axi_lite_rready = 0;

        // Wait Reset rising edge
        @(posedge ARESETN);
        
        for (i=0; i<10; i=i+1) begin
            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
            #DELAY;
        end
        
        // Add stimulus here
        @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
        #DELAY;
        AXI_MASTER_WADC1(32'h0000_0100, 32'h1234_5678);
        @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
        #DELAY;
        AXI_MASTER_RADC1(32'h0000_0100);
        #DELAY;
        
        @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ        
        #DELAY;
        AXI_MASTER_WADC2(32'h0000_0100, 32'h55AA_55AA);
        @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ        
        #DELAY;
        AXI_MASTER_RADC2(32'h0000_0600);

    end
            
    // Write Transcation 1
    task AXI_MASTER_WADC1;
        input    [C_S_AXI_LITE_ADDR_WIDTH-1:0]    awaddr;
        input    [C_S_AXI_LITE_DATA_WIDTH-1:0]    wdata;
        begin
            s_axi_lite_awaddr    = awaddr;
            s_axi_lite_awvalid    = 1'b1;
            
            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
            #DELAY;
            
            s_axi_lite_awvalid = 1'b0;
            s_axi_lite_wdata = wdata;
            s_axi_lite_wvalid = 1'b1;
            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ, s_axi_lite_wready は常に 1
            
            #DELAY;
            s_axi_lite_wvalid = 1'b0;
            s_axi_lite_bready = 1'b1;
            
            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
            #DELAY;
                
            s_axi_lite_bready = 1'b0;
        end
    endtask

    // Write Transcation 2
    task AXI_MASTER_WADC2;
        input    [C_S_AXI_LITE_ADDR_WIDTH-1:0]    awaddr;
        input    [C_S_AXI_LITE_DATA_WIDTH-1:0]    wdata;
        begin
            s_axi_lite_awaddr    = awaddr;
            s_axi_lite_awvalid    = 1'b1;
            
            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
            #DELAY;
            
            s_axi_lite_awvalid = 1'b0;
            s_axi_lite_wdata = wdata;
            s_axi_lite_wvalid = 1'b1;
            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ, s_axi_lite_wready は常に 1
            
            #DELAY;
            s_axi_lite_wvalid = 1'b0;        
            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
            
            #DELAY;        
            s_axi_lite_bready = 1'b1;
            
            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
            #DELAY;
                
            s_axi_lite_bready = 1'b0;
        end
    endtask
    
    // Read Transcation 1    
    task AXI_MASTER_RADC1;
        input    [31:0]    araddr;
        begin
            s_axi_lite_araddr    = araddr;
            s_axi_lite_arvalid     = 1'b1;
            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
            #DELAY;
            
            s_axi_lite_araddr    = 0;
            s_axi_lite_arvalid     = 1'b0;
            s_axi_lite_rready = 1'b1;

            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
            #DELAY;

            s_axi_lite_rready = 1'b0;
        end
    endtask
    
    // Read Transcation 2   
    task AXI_MASTER_RADC2;
        input    [31:0]    araddr;
        begin
            s_axi_lite_araddr    = araddr;
            s_axi_lite_arvalid     = 1'b1;
            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
            #DELAY;
            
            s_axi_lite_araddr    = 0;
            s_axi_lite_arvalid     = 1'b0;
            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
            #DELAY;

            s_axi_lite_rready = 1'b1;

            @(posedge ACLK);    // 次のクロックへ
            #DELAY;

            s_axi_lite_rready = 1'b0;
        end
    endtask

今回はWrite用、Read用task を2つに分けて書いていて手抜きをしている。
AXI4 Lite Slave IPの全コードを下に示す。フレームバッファのスタートアドレスのみのレジスタで、AXI4 Lite Slave IP なので信号も少なく、とっても簡単に書けている。（2013/04/07： s_axi_lite_awport と s_axi_lite_arport を削除しました。削除しなくても問題ないです。ChipScoepe AXI Monitor の信号には、s_axi_lite_awport と s_axi_lite_arport が存在します。詳しい経緯は”AXI4 Master IP にAXI4 Lite Slave を追加１（インプリメント）”を参照のこと）
（2013/04/20： mt9d111_axi_lite_slave.v を修正しました。詳しくは、”AXI4 Master IP にAXI4 Lite Slave を追加９（バグフィックス）”を参照のこと。）

// mt9d111_axi_lite_slave.v 
// mt9d111_inf_axi_master のAXI Lite Slave モジュール。Frame Buffer のスタートアドレス・レジスタを持つ。
//

`default_nettype none

module mt9d111_axi_lite_slave # (
    parameter integer C_S_AXI_LITE_ADDR_WIDTH = 9, // Address width of the AXI Lite Interface
    parameter integer C_S_AXI_LITE_DATA_WIDTH = 32, // Data width of the AXI Lite Interface
    
    parameter [31:0] C_DISPLAY_START_ADDRESS = 32'h1A00_0000
)(
    input    wire                                    s_axi_lite_aclk,
    input    wire                                    axi_resetn,
    
    // AXI Lite Write Address Channel
    input    wire                                    s_axi_lite_awvalid,
    output    wire                                    s_axi_lite_awready,
    input    wire    [C_S_AXI_LITE_ADDR_WIDTH-1: 0]    s_axi_lite_awaddr,

    // AXI Lite Write Data Channel
    input    wire                                    s_axi_lite_wvalid,
    output    wire                                    s_axi_lite_wready,
    input    wire    [C_S_AXI_LITE_DATA_WIDTH-1: 0]    s_axi_lite_wdata,
    
    // AXI Lite Write Response Channel
    output    wire    [1:0]                            s_axi_lite_bresp,
    output    wire                                    s_axi_lite_bvalid,
    input    wire                                    s_axi_lite_bready,

    // AXI Lite Read Address Channel
    input    wire                                    s_axi_lite_arvalid,
    output    wire                                    s_axi_lite_arready,
    input    wire    [C_S_AXI_LITE_ADDR_WIDTH-1: 0]    s_axi_lite_araddr,
    
    // AXI Lite Read Data Channel
    output    wire                                    s_axi_lite_rvalid,
    input    wire                                    s_axi_lite_rready,
    output    wire    [C_S_AXI_LITE_DATA_WIDTH-1: 0]    s_axi_lite_rdata,
    output    wire    [1:0]                            s_axi_lite_rresp,
    
    output    wire    [31:0]                            fb_start_address    // Frame Buffer のスタートアドレス
);

    // RESP の値の定義
    parameter    RESP_OKAY =        2'b00;
    parameter    RESP_EXOKAY =    2'b01;
    parameter    RESP_SLVERR =     2'b10;
    parameter    RESP_DECERR =    2'b11;
    
    parameter    IDLE_WR =            2'b00,    // for wrt_cs
                DATA_WRITE_HOLD =    2'b01,
                BREADY_ASSERT =        2'b11;
                
    parameter    IDLE_RD    =        1'b0,            //  for rdt_cs
                AR_DATA_WAIT =    1'b1;

    reg        [1:0]    wrt_cs = IDLE_WR;
    
    reg        [31:0]    fb_start_addr_reg = C_DISPLAY_START_ADDRESS;
    
    reg        rdt_cs = IDLE_RD;
    
    reg        reset_1d = 1'b0;
    reg        reset = 1'b0;
    reg        awready = 1'b1;
    reg        bvalid = 1'b0;
    reg        arready = 1'b1;
    reg        rvalid = 1'b0;
    wire        aclk;
    
    assign aclk = s_axi_lite_aclk;
    // Synchronization of axi_resetn
    always @(posedge aclk) begin
        reset_1d <= ~axi_resetn;
        reset <= reset_1d;
    end
    
    // AXI4 Lite Slave Write Transaction State Machine
    always @(posedge aclk) begin
        if (reset) begin
            wrt_cs <= IDLE_WR;
            awready <= 1'b1;
            bvalid <= 1'b0;
        end else begin
            case (wrt_cs)
                IDLE_WR :
                    if (s_axi_lite_awvalid & ~s_axi_lite_wvalid) begin    // Write Transaction Start
                        wrt_cs <= DATA_WRITE_HOLD;
                        awready <= 1'b0;
                    end else if (s_axi_lite_awvalid & s_axi_lite_wvalid) begin    // Write Transaction Start with data
                        wrt_cs <= BREADY_ASSERT;
                        awready <= 1'b0;
                        bvalid <= 1'b1;
                    end
                DATA_WRITE_HOLD :
                    if (s_axi_lite_wvalid) begin    // Write data just valid
                        wrt_cs <= BREADY_ASSERT;
                        bvalid <= 1'b1;
                    end
                BREADY_ASSERT :
                    if (s_axi_lite_bready) begin    // The write transaction was terminated.
                        wrt_cs <= IDLE_WR;
                        bvalid <= 1'b0;
                        awready <= 1'b1;
                    end
            endcase
        end
    end
    assign s_axi_lite_awready = awready;
    assign s_axi_lite_bvalid = bvalid;
    assign s_axi_lite_wready = 1'b1;
    assign s_axi_lite_bresp = RESP_OKAY;
    
    // AXI4 Lite Slave Read Transaction State Machine
    always @(posedge aclk) begin
        if (reset) begin
            rdt_cs <= IDLE_RD;
            arready <= 1'b1;
            rvalid <= 1'b0;
        end else begin
            case (rdt_cs)
                IDLE_RD :
                    if (s_axi_lite_arvalid) begin
                        rdt_cs <= AR_DATA_WAIT;
                        arready <= 1'b0;
                        rvalid <= 1'b1;
                    end
                AR_DATA_WAIT :
                    if (s_axi_lite_rready) begin
                        rdt_cs <= IDLE_RD;
                        arready <= 1'b1;
                        rvalid <= 1'b0;
                    end
            endcase
        end
    end
    assign s_axi_lite_arready = arready;
    assign s_axi_lite_rvalid = rvalid;
    assign s_axi_lite_rresp = RESP_OKAY;
                    
    // fb_start_addr_reg
    always @(posedge aclk) begin
        if (reset)
            fb_start_addr_reg <= C_DISPLAY_START_ADDRESS;
        else
            if (s_axi_lite_wvalid)
                fb_start_addr_reg <= s_axi_lite_wdata;
    end
    assign fb_start_address = fb_start_addr_reg;
    assign s_axi_lite_rdata = fb_start_addr_reg;
endmodule

ただし、実機でちゃんと動くかどうかはまだ未定だ。

カメラのデータをWriteするAXI4 Master Write も動作している。


AXI4 Master Read アクセスは無しだ。

（2013/03/30：追記）
Windows7 64ビット版から、プロジェクトのフォルダをVirtualBox上のUbuntu にコピーしたところ問題なく動作した。これは良い。とっても嬉しい。

1. 2013年03月29日 05:03 |
2. 複数のAXI4 バスを持つIPの作製
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