FPGA使用MIG调用SODIMM内存条接口教程，提供vivado工程源码和技术支持

1、前言

FPGA应用中，数据缓存是一大重点，不管是图像处理还是AD采集亦或是PCIE等等，都需要缓存数据以作后续处理，一般的FPGA可以挂载SDRAM、DDR3、DDR4等内存颗粒作为缓存介质，但有时限于IO口、FPGA型号等原因，还需要设计SODIMM适配额外的内存条才能满足数据缓存的需求，这种需求一般用于高端项目；

本文使用Xilinx的V7 FPGA开发板NetFPGA-SUME平台作为实验板，该开发板板载2路SODIMM接口，可插入2个内存条作为缓存，该FPGA开发板可以在网上公开渠道买到；本例程使用HDMI输入视频或者内部生成的彩条视频作为视频源，将视频缓存到SODIMM内存条中做图像三帧缓存后再读出送HDMI显示，以验证FPGA对SODIMM内存条的读写是否成功，如果输出图像混乱或者质量不高，则证明读写有误，反之则成功；本博客详细描述了FPGA使用SODIMM内存条接口的设计方案，工程代码可综合编译上板调试，可直接项目移植，适用于在校学生、研究生项目开发，也适用于在职工程师做学习提升，可应用于医疗、军工等行业的高速接口或图像处理领域；
提供完整的、跑通的工程源码和技术支持；
工程源码和技术支持的获取方式放在了文章末尾，请耐心看到最后；

免责声明

本工程及其源码即有自己写的一部分，也有网络公开渠道获取的一部分(包括CSDN、Xilinx官网、Altera官网等等)，若大佬们觉得有所冒犯，请私信批评教育；基于此，本工程及其源码仅限于读者或粉丝个人学习和研究，禁止用于商业用途，若由于读者或粉丝自身原因用于商业用途所导致的法律问题，与本博客及博主无关，请谨慎使用。。。

2、SODIMM内存条简介

SODIMM接口是比较老式的内存条接口，说他老式是对电脑主板特别是精巧型笔记本主板而言，因为SODIMM接口的体积较大，现在已经流行到了M.2接口，但对于FPGA而言，SODIMM接口并不落伍，毕竟一般而言FPGA的内存需求没有电脑那么大，加装SODIMM接口内存条已经是顶配了，关于SODIMM内存条网上有专门的讲解，我在这里就不罗嗦了，推荐一篇文章，链接如下：
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3、设计思路框架

设计思路框架如下：
在这里插入图片描述

视频输入

我的开发板板载一个FMC接口，我手里正好有一个HDMI输入输出的FMC转接板，其中HDMI输入接口连接了一块silcom9011芯片作为HDMI解码器，将输入的HDMI视频TMDS差分视频解码为24bit的GRB视频供FPGA使用；silcom9011芯片需要i2c配置才能使用，本例程提供verilog源码实现的i2c控制器配置silcom9011，关于silcom9011详细的配置使用，请看我往期的专门博客，地址如下：
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HDMI输出接口连接了一块silcom9134芯片作为HDMI编码器，将输入的24bit的GRB视频编码为TMDS差分HDMI视频输出；所以视频输入可以使用输入HDMI接口；但有的兄弟板子上也许没有HDMI输入接口，所以我专门设计了一个FPGA内部生成的动态彩条视频，用来模拟输入视频，也可以作为视频源参与测试，输入依然可以观测彩条的动态变化来验证；二者的选择通过工程源码顶层的`define COLOR_TEST来选择，选择切换逻辑如下：
在这里插入图片描述

`ifdef COLOR_TEST
    assign ud_w_0_ud_wclk =vout_clk       ;
    assign ud_w_0_ud_wde  =video_de_color ;
    assign ud_w_0_ud_wvs  =video_vs_color ;
    assign ud_w_0_ud_wdata=video_rgb_color;
`else
    assign ud_w_0_ud_wclk =vin_clk ;
    assign ud_w_0_ud_wde  =vin_de  ;
    assign ud_w_0_ud_wvs  =vin_vs  ;
    assign ud_w_0_ud_wdata=vin_data;
`endif

如果在顶层把`define COLOR_TEST注释掉，则输入视频源为HDMI输入接口；

如果在顶层不把`define COLOR_TEST注释掉，则输入视频源为动态彩条；

动态彩条顶层模块接口如下：
在这里插入图片描述

视频缓存

使用我的经典套路FDMA完成，FDMA是专门用于各种类型数据读写DDR的控制器，用它来缓存视频也很方便，关于FDMA的专题讲解，请看我往期的专门博客，地址如下：
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MIG配置调用SODIMM内存条

SODIMM内存条本质上还是DDR3颗粒，Xilinx提供专门的MIG IP核作为PHY与之交互，但MIG配置调用SODIMM内存条与传统不太一样；其中的关键点如下：
在这里插入图片描述
其他配置则根据自己的内存条型号选择即可；
我的板子内存条如下：

VGA时序

由于输出视频分辨率为1920x1080@60Hz；所以需要提供标准的VGA时序驱动才能形成视频流，例程提供verilog源码的VGA时序模块，改模块支持常用的7种分辨率，通过定成的宏定义修改，如下：
在这里插入图片描述
本设计使用了1080P时序；

视频输出

我的开发板板载一个FMC接口，我手里正好有一个HDMI输入输出的FMC转接板，其中HDMI输入接口连接了一块silcom9011芯片作为HDMI解码器，将输入的HDMI视频TMDS差分视频解码为24bit的GRB视频供FPGA使用；HDMI输出接口连接了一块silcom9134芯片作为HDMI编码器，将输入的24bit的GRB视频编码为TMDS差分HDMI视频输出；silcom9134芯片需要i2c配置才能使用，本例程提供verilog源码实现的i2c控制器配置silcom9134，关于silcom9134详细的配置使用，请看我往期的专门博客，地址如下：
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4、vivado工程详解

开发板FPGA型号：Xilinx--V7--xc7vx690tffg1761-3；
开发环境：Vivado2019.1；
输入：HDMI视频或动态彩条，分辨率1920x1080@60Hz；
输出：HDMI视频，分辨率1920x1080@60Hz；
应用：FPGA使用SODIMM内存条；
工程Block Design如下：
在这里插入图片描述
工程代码架构如下：

综合编译完成后的FPGA资源消耗和功耗预估如下：