• 双倍数据速率I/O (ALTDDIO_IN、ALTDDIO_OUT）使用方法

    文章目录

    学习双倍数据速率 I/O，在I/O单元(IOE)中实现DDR寄存器。其中
    ALTDDIO_IN IP内核实现DDR输入的接口（输入端口）。
    ALTDDIO_OUT IP内核实现DDR输出的接口（输出端口）。
    ALTDDIO_BIDIR IP内核实现双向DDR输入和输出的接口（双向端口）。

    ALTDDIO特性

    ALTDDIO_IN IP内核在参考时钟的上升和下降沿接收数据
    ALTDDIO_OUT IP内核在参考时钟的上升和下降沿发送数据
    ALTDDIO_BIDIR IP内核在参考时钟的上升和下降沿发送和接收数据
    总之，数据被锁存在时钟的上升和下降沿

    应用场景

    DDR寄存器可连接DDR SDRAM、DDR2 SDRAM等存储器器件，也就是用作它们的存储接口，使得它们可以两倍速率读写数据。
    在LVDS应用中，经常使用DDR数据来实现高速标准（将DDR I/O寄存器用作SERDES旁路机制）。
    不管是DDR还是LVDS都是后续需要掌握的知识。

    端口定义

    1、ALTDDIO_IN

    在这里插入图片描述

    datain：管脚到DDR电路的输入数据，可指定数据位宽
    .
    inclocken：时钟使能信号，高电平时输出以时钟上升沿采样，否则下降沿采样
    .
    inclock：时钟信号来采样DDR输入数据，inclocken使能有效时，数据的第一个比特在输入时钟的上升沿被采集。否则数据的第一个比特在输入时钟的下降沿被采集。
    .
    outclock信号寄存数据输出 时钟使能信号
    .
    aclr：异步清零输入；sclr：同步清零输入；aset：异步置数；sset：同步置数。（清零：计数满置0；置数：计数满输出设定值）
    .
    dataout_h：采集 在inclock信号上升沿的datain；否之，采集 在clock信号下降沿的datain

    2、ALTDDIO_OUT

    在这里插入图片描述

    dataout_h：outclock上升沿的输入数据，dataout_l：outclock下降沿的输入数据
    .
    outclock：输出的时钟信号；outclocken：输出时钟使能信号，防止数据被传递。
    .
    dataout：DDR电路到管脚的输出数据端口。 该选项仅适用于Cyclone III和Cyclone II器件
    .
    oe：连接到三态输出缓冲区的使能信号，从而对数据被加载到 dataout端口进行控制。（高电平有效，若想低电平有效，取反即可）
    .
    oe_out：采用三态门的方式进行输出。双向输出端口。
    .

    DDR I/O时序

    ALTDDIO_IN输入时序波形：
    可看到neg_reg_out是对下降沿采集的数据进行寄存。
    dataoutl：在时钟上升沿采样下降沿寄存的数据。
    dataouth：在时钟上升沿采样data的数据。
    在这里插入图片描述
    ALTDDIO_OUT输出时序波形：
    Quartus II软件将oe信号作为高电平有效，因此下图给出的也是高电平有效的情况。
    datain_h和datain_l是两路上升沿采样的数据，通过DDIO端口，我们输出一路数据。
    dataout可看到，它是在outclock的上升沿和下降沿都进行数据的采样，从而获得了双倍速率数据。
    在这里插入图片描述

    ip仿真测试

    ALTDDIO_IN顶层代码：

    module ddr_io(
//ddio_in输入输出
	input 		sys_rst_n	,	//复位
   input	      clock,
	
	input	[7:0]  datain,
	input	  inclocken, //高有效
	
	output	[7:0]  dataout_h,
	output	[7:0]  dataout_l

);

ddio_in u0(
	.aclr(~sys_rst_n),
	.inclock(clock),
	
	.datain(datain),
	.inclocken(inclocken),
	.dataout_h(dataout_h),
	.dataout_l(dataout_l)
	);

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    tb测试代码：

    
`timescale 1ns/1ns			    //时间单位/精度
 
//------------<模块及端口声明>----------------------------------------
module ddr_io_tb();
 
reg				clock		;
reg				sys_rst_n;
reg		[7:0]	datain	;
reg           inclocken;
	
wire	[7:0]	dataout_h	;
wire	[7:0]   dataout_l	;
	
//------------<例化被测试模块>----------------------------------------
 
ddr_io	inst_ddr_io(
	.sys_rst_n 	( sys_rst_n)	,
	.clock 	( clock 	)	,
	.datain 	( datain 	)	,
	.inclocken(inclocken),
	.dataout_h 	( dataout_h )	,
	.dataout_l 	( dataout_l )
);
 

initial 
	begin
	clock = 1'b0;					//条件为0
	sys_rst_n <= 1'b0;
	inclocken <= 1'b0;
	datain <= 8'd0;
	#5								//35个时钟周期
	sys_rst_n <= 1'b1;				//拉高复位
	inclocken <= 1'b1;	
	#10
	datain = $random % 256;	 //产生8位的随机数
	#10
	datain = $random % 256;	
	#10
	datain = $random % 256;	
	#10
	datain = $random % 256;	
	#10
	datain = $random % 256;	
	#10
	datain = $random % 256;	
	#10
	datain = $random % 256;	
	#10
	datain = $random % 256;	
	#10
	datain = $random % 256;	
	#10
	datain = $random % 256;	
	#20
	$stop;
end

always #10 clock = ~clock;		//产生系统时钟，周期20ns
  
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    ALTDDIO_OUT顶层代码：

    module ddr_io(

//ddio_out输入输出
	input 		sys_rst_n	,	//复位
   input	      clock,

	input	[7:0]  datain_h,
	input	[7:0]  datain_l,
	input	  oe,
	
	input	  outclocken,
	output	[7:0]  oe_out,
	output	[7:0]  dataout
	

);


	
ddio_out u0(
	.aclr(~sys_rst_n),
	.outclock(clock),
	
   
   .datain_h(datain_h),
   .datain_l(datain_l),
   .oe(oe),
   .outclocken(outclocken),
	
   .oe_out(oe_out),
   .dataout(dataout)
   );

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`timescale 1ns/1ns			    //时间单位/精度
 
//------------<模块及端口声明>----------------------------------------
module ddr_io_tb();
 
 
reg				clock		;
reg				sys_rst_n	;
reg				oe			;
reg		[7:0]	datain_h	;	
reg		[7:0]	datain_l	;
 
wire	[7:0]   oe_out;
wire	[7:0]   dataout		;	
//------------<例化被测试模块>----------------------------------------
 
ddr_io	ddio_inst
(
	.clock	   (clock	),
	.sys_rst_n	(sys_rst_n	),
	.oe			(oe			),
	.datain_h	(datain_h	),	
	.datain_l	(datain_l	),
	.oe_out(oe_out),
	.dataout	(dataout	)
);
 
//------------<设置初始测试条件>----------------------------------------
initial begin
	clock = 1'b0;					    //初始条件为0
	sys_rst_n <= 1'b0;				
	oe <= 1'b0;	
	datain_h <= 8'd0;
	datain_l <= 8'd0;
	#10								  
	sys_rst_n <= 1'b1;
	#10
	oe <= 1'b1;	
	#100
	oe <= 1'b0;		
   #20
   $stop;	
end

always #10 clock = ~clock;		    //系统时钟,周期20ns
 
always #20 datain_h = $random  % 256;   //每20ns生成一个0~255的随机数 
always #20 datain_l = $random  % 256;   //每20ns生成一个0~255的随机数 
 
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    在这里插入图片描述

    根据上面的原理，手写代码实现时钟上下沿采样数据，达到一个clk双倍数据速率传输

    module ddr_io(

//ddio_out输入输出
	input 		sys_rst_n,	//复位
   input	      clock,

	input	[7:0]  datain_h,
	input	[7:0]  datain_l,
	input	  oe,
	
	output   	[7:0]  dataout
);

reg flag1;
reg flag2;
wire flag;

//上升沿二分频
always @(posedge clock or negedge sys_rst_n) 
    if (!sys_rst_n)
        flag1 <= 0;
	 else
	     flag1 <= ~flag1;

//下降沿二分频
always @(negedge clock or negedge sys_rst_n) 
    if (!sys_rst_n)
        flag2 <= 0;
	 else 
	     flag2 <= ~flag2;
		  	 		 

assign flag = flag1^flag2;

assign dataout = oe ? (flag ? datain_h : datain_l) : 0;


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`timescale 1ns/1ns			    //时间单位/精度
 
//------------<模块及端口声明>----------------------------------------
module ddr_io_tb();
 
 
reg				clock		;
reg				sys_rst_n	;
reg				oe			;
reg		[7:0]	datain_h	;	
reg		[7:0]	datain_l	;
 
wire	[7:0]   dataout		;	
//------------<例化被测试模块>----------------------------------------
 
ddr_io	ddio_inst
(
	.clock	   (clock	),
	.sys_rst_n	(sys_rst_n	),
	.oe			(oe			),
	.datain_h	(datain_h	),	
	.datain_l	(datain_l	),
	
	.dataout	(dataout	)
);
 
//------------<设置初始测试条件>----------------------------------------
initial begin
	clock = 1'b0;					    //初始条件为0
	sys_rst_n <= 1'b0;				
	oe <= 1'b0;	
	datain_h <= 8'd0;
	datain_l <= 8'd0;
	#10								  
	sys_rst_n <= 1'b1;
	#10
	oe <= 1'b1;	
	#100
	oe <= 1'b0;		
   #20
   $stop;	
end

always #10 clock = ~clock;		    //系统时钟,周期20ns
 
always #20 datain_h = $random  % 256;   //每20ns生成一个0~255的随机数 
always #20 datain_l = $random  % 256;   //每20ns生成一个0~255的随机数 
 
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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/H19981118/article/details/127421690