基于Vivado MIG IP核的DDR3控制器(DDR3_CONTROL)

一、前言

由于DDR3的控制时序相当复杂，为了方便用户开发DDR3的读写应用程序，Xilinx官方就提供了一个MIG（Memory Interface Generator） IP核，它可以为用户生成一个DDR3控制器。该控制器结构如下：

它提供了用户接口（左侧），内部会将用户接口接收到的时序转换成DDR3所需的真正时序，并通过物理端（右侧）的接口连接到DDR3。由于用户接口的时序比较简单，因此该控制器就隐藏了极其复杂的DDR3的控制时序，让用户只需要按照用户端的时序来操作就可以对DDR3进行相应的读写。

二、MIG IP核配置

1、第一步：查找IP核

2、第二步：

• ① 创建一个设计
• ② IP核命名
• ③ MIG 中控制器的个数，取决于你想控制几个存储器，它生成多组接口用于控制不同的存储器。我们只需要控制一个DDR3，所以这里选择选择 1 即可。
• ④ 是否启用AXI4接口，默认是使用的app接口。

3、第三步：选择以下器件型号，就代表生成的IP不止支持之前已经选择的器件型号，还兼容下面选择的器件型号。

4、第四步：选择内存类型为DDR3

5、第五步：DDR3控制器选项设置

• ① 时钟频率，即ddr3的工作频率，由MIG提供给ddr3，也即第一张图中的ddr_ck的频率。
• ② MIG会在用户端提供一个ui_clk（第一张图左端的clk信号，用户发送和接收数据等操作都是在该时钟域下进行的）供用户使用，这里的4:1指的就是①中设置的时钟频率：ui_clk的频率，所以此时ui_clk的频率是200MHZ。
• ③ 选择DDR3存储器的型号。
• ④ DDR3的工作电压。
• ⑤ DDR3的数据位宽。
• ⑥ 选择是否使用数据掩码。
• ⑦ 选择Normal时，允许内存控制器将命令重新排序到内存，以获得尽可能高的效率。选择Strict则强制控制器按照收到的确切顺序执行命令。

6、第六步：DDR3选项设置

• ① 选择输入给MIG的时钟频率，该时钟是MIG的源时钟，也是有了它才能生成上面说的DDR3的工作时钟ddr_ck和用户时钟ui_clk。我给MIG输入的时钟是开发板上的板载差分时钟，频率是200MHZ，所以这里选择5000ps。
• ② 读突发类型选择为连续模式。
• ③ 内存地址映射类型，正常使用选择第二个即可。

7、第七步：

• ① 选择提供给MIG的输入时钟的类型，这里选择是差分类型，因为前面提到我输入给MIG的时钟是板载的差分时钟信号。
• ② 参考时钟选择使用系统时钟，也即200MHZ的差分时钟。在MIG中使用了idealy，odelay，idelayctrl原句，idelayctrl原句需要提供一个ref_clk作为基准。
• ③ 系统复位极性选择低电平有效。
  

8、第八步：选择终端电阻的阻抗为50欧姆，这是由核心板的硬件设计决定的

9、第九步：引脚分配

对DDR控制器进行管脚分配，在这里我们选择 Fixed Pine Out，通过读取XDC文件中的引脚分配信息给DDR3分配引脚。

在这一界面中，选择 Read XDC/UCF为控制器分配引脚，在弹出界面选择我们为用户提供的引脚分配的XDC文件。读取完XDC文件后，点击Validate就可以验证管脚分配是否合理。

接下来后面一路点击OK或者Next就可以生成所需的IP核了。

三、引脚说明

生成的IP核DDR3_CONTROL会有两组接口：

• 一组是Memory interface ports ，它连接到DDR3，无需用户来操作，只需要连接好就行；
• 另一组是Application interface ports，它是用户端的接口，供用户直接操作的。

前面说过，MIG会将从Application interface ports接收到的信号在内部进行时序转换，变成直接控制DDR的时序，由Memory interface ports 输出给DDR3，这个逻辑一定要清楚。

下面打开IP核DDR3_CONTROL的例化模板，介绍下各个端口的作用：



想必大家都看到了有以下两个端口，这就对应了我们在第七步①中设置的MIG IP核的输入时钟为差分信号。

.sys_clk_p                       (sys_clk_p),//系统的差分时钟
.sys_clk_n                       (sys_clk_n),

各个端口具体是啥意思，已经在注释中写清楚了，至于更加详细的时序，之后有机会再说吧！！！

四、总结

注意上面有四处黄色高亮的内容，分别是涉及到的四种不同的时钟信号，一定要区分开这几个时钟。

1、关于DDR3的介绍可以参考下面的文章：

• DDR3详解
• DDR3知识大全

2、关于使用MIG IP核对DDR3进行读写的案例，以及用户端读写时序的分析，可以参考以下几篇文章：

• Xilinx VIVADO中DDR3 IP核的使用（1）
• Xilinx VIVADO中DDR3 IP核的使用（2）
• Xilinx VIVADO中DDR3 IP核的使用（3）