【iBoard 电子学堂教程】【STM32通过 FSMC 读写 FPGA示例】

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一、 ARM 程序介绍

1. 写函数

#define fpga_write(offset, data) *((volatile unsigned short int*)(CS0_BASE + (offset << 17))) = data

其中：

• offset为空间偏移量，范围为 0~7（8个空间）；
• data 为数据，16位整数，范围为 0~65535；
• CS0_BASE 为ARM连接FPGA cs0的基地址，具体内容详见原理图。

若向空间2写入1234，则调用方法为：

fpga_write(2,1234);

2. 读函数

#define fpga_read(offset) *((volatile unsigned short int*)(CS0_BASE + (offset << 17)))

其中：

• offset 为空间偏移量，范围为0~7（共8个空间）；
• 范围值为16位证书，范围为0~65535；
• CS0_BASE 为ARM连接FPGAcs0的基地址，具体内容详见原理图。

若读取空间2的值，则调用方法为：

unsigned short int read_data;

read_data = fpga_read(2);

二、 FPGA 程序介绍

图示为FSMC 代码生成的顶层模块连接示意图，其中：

• DB[15..0] AB[18..16] WR RD CS0 连接到 ARM上；
• LED_FPGA 使用outg[0] 控制其亮和灭（可以通过面板控制）；
• ina[15..0] ~ inh[15..0] 为读取数据输入，共包含8个空间，每个空间16位；
• outa[15..0]~outh[15..0]为写入空间寄存器，共8个空间，每个空间16位；

具体实现原理请参考 fsmc.v 程序。 

//fsmc read / write ep4ce6 demo

module fsmc(
    ab,   //address
    db,    //data
    wrn,    //wr
    rdn,    //rd
    resetn,    //resetn
    csn,    //cs
    ina,    //input data a
    inb,    //input data b
    inc,    //input data c
    ind,    //input data d
    ine,    //input data e
    inf,    //input data f
    ing,    //input data g
    inh,    //input data h
    outa,    //output data a
    outb,    //output data a
    outc,    //output data a
    outd,    //output data a
    oute,    //output data a
    outf,    //output data a
    outg,    //output data a
    outh    //output data a
    );
    
    input[2:0]    ab;
    inout[15:0] db;
    input wrn;
    input rdn;
    input resetn;
    input csn;
    input [15:0] ina;
    input [15:0] inb;
    input [15:0] inc;
    input [15:0] ind;
    input [15:0] ine;
    input [15:0] inf;
    input [15:0] ing;
    input [15:0] inh;
    
    output reg [15:0] outa;
    output reg [15:0] outb;
    output reg [15:0] outc;
    output reg [15:0] outd;
    output reg [15:0] oute;
    output reg [15:0] outf;
    output reg [15:0] outg;
    output reg [15:0] outh;
    
    wire rd;
    wire wr;
    
    reg [15:0] indata;
    
    assign rd = !(csn & rdn); //get rd pulse  ____|~~~~|______
    assign wr = !(csn & wrn); //get wr pulse  ____|~~~~|______
    
    assign db = rd ? indata:16'hzzzz;
    
    
    //write data, 根据地址线选择八个空间写入，每个空间16位
    always @(negedge wr or negedge resetn)
    begin
        if(!resetn)begin
            outa <= 16'h0000;
            outb <= 16'h0000;
            outc <= 16'h0000;
            outd <= 16'h0000;
            oute <= 16'h0000;
            outf <= 16'h0000;
            outg <= 16'h0000;
            outh <= 16'h0000;
        end    else  begin
        case (ab)            
            3'b000:outa <= db;
            3'b001:outb <= db;
            3'b010:outc <= db;
            3'b011:outd <= db;
            3'b100:oute <= db;
            3'b101:outf <= db;
            3'b110:outg <= db;
            3'b111:outh <= db;
            default:;
        endcase
        end
    end
    
            
    //read data 根据地址线选择8个空间读取，每个空间 16位
    always @(rd or !resetn)
    begin
        if(!resetn)indata <= 16'h0000;
        else  begin
        case (ab)
            3'b000:indata <= ina;
            3'b001:indata <= inb;
            3'b010:indata <= inc;
            3'b011:indata <= ind;
            3'b100:indata <= ine;
            3'b101:indata <= inf;
            3'b110:indata <= ing;
            3'b111:indata <= inh;
            default:;
        endcase
        end
    end
    
endmodule
  

三、 功能测试

如上图所示，FPGA 内把outh[15..0] 输出的数据，取非后连接到 ina[15..0]，ARM程序会写入空间7（也就是outh[15..0]），然后读取空间0（也就是ina[15..0]），然后做数据取非校验，判断成功与否。每轮测试 65536次，共进行300轮测试。核心代码如下：

for (i = 0; i < 65536; i++) {

fpga_write(7, i);

dat = fpga_read(0);

if ((dat + i) != 65535) {

errors++;

}else success++;

}

四、 软件界面

界面包含四个按键，按下【开始测试】则进行读写测试，测试中，按下【停止测试】则停止测试，按下【发光管亮】则FPGA 控制的发光二极管亮，【发光管灭】则FPGA控制的发光二极管灭。

  

软件包及 PDF 文档下载：

https://files.cnblogs.com/xiaomagee/iboard_fsmc_pub.zip