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紫光同创 FPGA 开发跳坑指南（五）—— DDR3 控制器 IP 的仿真

洋洋Young 2023-06-05 原文

这段时间一直忙着工作项目的事情，今天终于抽出时间，分享一下紫光同创 DDR3 IP 的仿真经验 ~

目录

1 搭建仿真环境

1.1 编写激励文件

1.2 自动化仿真

2 DDR3 写操作仿真

3 DDR3 读操作仿真

1 搭建仿真环境

1.1 编写激励文件

        仿真激励文件需要包含以下四个部分：

（1）时钟定义

        DDR3 IP 需要一个 50MHz 的参考时钟，这个时钟频率与前面 DDR3 IP 配置阶段的设定值是一致的。如果系统 PLL 的输入时钟频率也是 50MHz，那么这两个时钟可以是同一个。

（2） 顶层实体

        顶层实体其实就是你设计的顶层模块，没什么特殊的。

（3）DDR3 仿真模型

        DDR3 仿真模型存放在 IP 核的 example_design/bench/mem 文件夹下，仿真模型用于模拟 DDR3 单元，在仿真过程中与顶层实体进行数据交换。

        这里只需要 ddr3_parameters.vh 和 ddr3.v 这两个文件，注意仿真模型需要用 SystemVerilog 编译。

  （4）全局复位网络

        这个全局复位网络是紫光同创的仿真要求，全局复位网络的推荐写法可以在 Language Templates 工具中找到。

        如果激励文件没有例化 GTP_GRS，后续 Modelsim 仿真阶段会报错。

1.2 自动化仿真

        通常 DDR3 IP 的设计文件较为繁多，对于经常烧脑的 FPGA 工程师来说，使用 Python 文本自动化处理不失为一种好方法。

        紫光 DDR3 IP 的设计文件存放在 IP 核的 rtl 文件夹下，使用 Python os 库遍历该文件夹，根据后缀名筛选出 .v 文件和 .vp 文件，并写入 file_list.f 文件，此为自动化仿真的第一步。

import os

if __name__ == "__main__":
   file_list = []

   for root, directory, files in os.walk('./ddr3_controller/rtl'):
      for file in files:
         if file[-2:] == ".v" or file[-3:] == ".vp":
            file_list.append(root.replace('\\', '/')+'/'+file)

   with open('./file_list.f', 'w') as f:
      for file in file_list:
         f.write("{:s}\n".format(file))

        在生成的 file_list.f 文件后面加上 DDR3 仿真模型路径和仿真参数。

./ddr3_controller/example_design/bench/mem/ddr3_parameters.vh
./ddr3_controller/example_design/bench/mem/ddr3.v

+define+SIMULATION
+define+den4096Mb
+define+sg25E
+define+x16

        自动化仿真的第二步是编写 tcl 脚本，指定 SystemVerilog 语言编译设计文件。

# 创建工作库
if [file exists work] {
    file delete -force work
}
vlib work
vmap work ./work

# 使用SystemVerilog编译IP文件
vlog -sv -f ./file_list.f -work work

# 此处编译用户设计文件
# vlog -incr top.v top_tb.v -work work

# 启动仿真
vsim -voptargs=+acc work.top_tb -Lf pango -Lf ddrc -Lf ddrphy -t 1fs

# 运行2ms
run 2 ms

        自动化仿真的第三步是编写 bat 脚本。

powershell -command vsim -do ddr3_sim.tcl

        此处需要确保 Modelsim 安装路径添加到系统环境变量中。

         最后，双击运行 bat 脚本，就可以自动打开 Modelsim，编译并启动仿真。 

2 DDR3 写操作仿真

        要进行 DDR3 的读写操作，需要等待 ddr_init_done 拉高。当 write_finish 信号拉低之后，就进入了 DDR3 的写操作周期。

        数据端口在波形窗口中不便观察，可以结合命令行窗口查看。 

3 DDR3 读操作仿真

        新建一个波形窗口，观察 DDR3 读操作的过程。当 read_finish 信号拉低之后，进入 DDR3 的读操作周期。

         同样可以在命令行窗口查看读取得到的数据。

同创mdashmargin-lefttext-alignmarginfpga开发

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