南京观海微电子---MIG IP核的使用—

本文主要是介绍南京观海微电子---MIG IP核的使用——DDR接口专栏（二），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1. 前言

本文将向大家介绍Xilinx FPGA下的MIG IP核使用方法。通过该IP核，用户可以对片外DDR存储颗粒进行读写操作。

2. DDR器件型号

在使用MIG IP核前，我们需要了解待读写的DDR存储颗粒的型号。只有确定了型号，才能对MIG IP核进行正确地设置。这里我们以型号为MT41J256M16HA-125的DDR颗粒举例。

DDR颗粒的型号命名规则如下图所示：

DDR颗粒 I/O管脚时钟频率：

根据Speed Grade中的“-125”我们可以找到图中的tCK = 1.25ns，对应算出DDR颗粒支持的最大IO时钟频率：1/1.25ns = 800Mhz。此处的IO时钟频率也就是DDR3的频率。

DDR颗粒的位宽和存储容量：

根据Configuration中的256M16，可以得知该DDR颗粒的数据位宽是16位，并且存储容量为512MB（256M*16bit = 512MB）。

如果我们将4个该DDR颗粒组成一组，则可以构成一个数据位宽位64bit，最大时钟频率为800MHz，存储容量为2GB的DDR存储器。

DDR颗粒的带宽：

由于DDR传输数据方式是在时钟上升和下降沿都进行传输，所以芯片的一根数据线上的传输速率为2*800Mhz = 1600MT/s，即1600Mbit/s。

如果我们将4个该DDR颗粒组成一组，数据传输带宽计算如下

1600Mbit/s x 16 x 4 = 12.5GByte/s

3. FPGA选型

DDR颗粒的选型也会影响到FPGA型号的选择。比如上面选择的DDR颗粒带宽为1600MT/s，则一定要选择速度等级支持大于等于1600MT的FPGA器件，这样才能发挥该DDR颗粒的最大带宽效率。

我们选用的FPGA型号为XC7VX690T，速度等级为-2，通过在Xilinx官网查询DS183文档可知，该器件支持的最大DDR频率为1866MT，因此我们选用的FPGA理论上是可以100%发挥型号为MT41J256M16HA-125 DDR的最大传输带宽的。

4. MIG IP核的设置

下面将详细的介绍Xilinx MIG IP核的使用方式，通过该IP核，用户可以对片外DDR存储颗粒进行读写操作。

(1) 创建新的Xilinx vivado项目，并将FPGA器件选为XC7VX690T，速度等级为-2。

(2) 在Vivado的“Flow Navigator”窗格中，选择“IP Catalog”。在IP目录中搜索“MIG”或“Memory Interface Generator”关键词。双击要使用的IP核。

(3) IP配置窗口第一页显示了工程使用的FPGA器件型号，用户需要确认才能进行下一步。

注意，可能有用户发现文章弹出的界面和自己的MIG IP核设置界面不太一样，这个是由于工程选用了不同的FPGA器件，不同的FPGA器件使用的MIG IP是有细微不同，比如我们这个IP核名称后面显示是MIG 7 Series，即该MIG IP是专门用于Xilinx 7系列FPGA的。

(4) 在MIG Output Options选项中选择Create Design，用于创建新的内存控制器设计。在Compent Name一栏中输入待创建的组件名称。

Multi-Controller一栏中选择需要生成的控制器数量，此处我们默认选择1。

暂时不勾选AXI4 Interface复选框，本文我们先生成一个具备常规的DDR接口的IP核。如果勾选了该选项，则会生成一个AXI4接口的MIG IP核，用户只用遵循AXI接口协议，便可读写AXI接口的MIG IP核。

(5) 在Pin Compatible FPGA页面中列出了和本工程使用的FPGA具有相同封装的其他型号FPGA，如果需要IP生成的设计文件兼容其他型号FPGA，在列表中勾选相应型号即可。

(6) 在Pin Compatible FPGA页面中，选择DDR3 SDRAM类型。

(7) 在Options for Controller 0是关键的配置一步。

Clock Period为DDR工作的时钟频率。在第二章中我们选用的DDR颗粒最高工作主频为800MHz，因此此处我们填写1250ps即800MHz。

PYH to Controller Clock Ratio为PYH工作时钟到DDR控制器工作时钟的转换比例。图中默认设置为4:1，即PHY的工作频率为800MHz，DDR控制器的工作时钟为200MHz。

Memory Part设置为第二章的DDR器件，MT41J256M16HA-125。

MT41J256M16HA颗粒位宽为16bit，由于我们使用的内存条级联了4个该DDR颗粒，因此Data Width设置为16*4=64bit。

Number of Bank Machines一栏显示了该设计配置支持的Bank Machine的数量。如果追求DDR的读写效率，建议该栏选择最大的数量。如果FPGA资源比较紧张，可以将该数量设小些以节约FPGA的片上资源。

其它配置都使用默认值。

(8) 在Memory Options设置页：

Input Clock Period: 选择5000ps (200MHz)选项，该时钟为DDR PLL的输入时钟。

Output Driver Impedance Control: 设置相应的输出匹配阻抗。根据所选的DDR器件手册，来设置该参数。例如，RZQ/6对应输出阻抗为40Ω，RZQ对应240Ω。

其它参数保持默认，不需要修改。

(9) FPGA Options设置页：

System Clock: 为该MIG IP核的系统输入时钟，此处需要选择时钟类型是差分、单端还是“No buffer”类型。注意，如果选择“No buffer”，则该系统输入时钟必须是FPGA的内部时钟。

Reference Clock: 为MIG IP核的参考时钟。此处也是需要选择时钟类型。注意，如果System Clock选择的频率范围为199~201MHz，则Reference Clock类型复选框中会出现“Use System Clock”选项。我们为了简化时钟电路的设计，此处选择“Use System Clock”选项。

System Reset Polarity: 为MIG IP核的复位电平，HIGH代表复位电平为高，LOW代表复位电平为低。

Debug Signals Control 和 Sample Data Depth选项为给该IP添加ILA调试项。

XADC选项要使能，其它参数保持默认，不需要修改。