SEm/labore/05 amba

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Revision as of 15:14, 11 June 2013

Contents

AMBA-Bus basiertes System

Einleitung

Dieses labor zeigt die Erstellung eines AMBA-Bus System, basierend auf der GRLib.

Es wird erlauben, eine einfache Schaltung zu bilden, mit einem Prozessor, einem Speicher-Interface und einer seriellen Schnittstelle.

Zeichnung der Schaltung

Vorbereitung

Im Arbeitsverzeichnis, U:\SEm_labs, erstellen Sie ein neues Verzeichnis Ambarchitect.

Starten Sie das Programm AMBAdraw, clicken Sie auf Import Template Design und basieren Sie auf der Schaltung in C:/EDA/AMBAdraw/source/template/HDS. Dies erlaubt es, eine Referenz-Schaltung zu laden, welche alle GRLib Blöcke enthält, und die schlussendliche Schaltung wird ein Teil dieser Gesamtschaltung sein.

Achtung: alle Preferences gehen verloren, wenn man eine neue Referenz-Schaltung lädt.

Schaltung

Im Programm AMBAdraw zeichnen Sie die folgende Schaltung.

Figure 1. Zu erstellende Schaltung

File:AmbaDesign.png
Das Manual grLib cores user manual.pdf beschreibt alle Blöcke des Systems. Es erlauubt es auch, zu bestimmen, auf welche Busse die Komponente angeschlossen werden.

Parametrisierung des Systems

Die Datei configuration.xls dient dazu, einige Parameter des Systems zu anzugeben.

Index

Alle Komponente auf dem AHB-Bus haben ein eigenes Index.

Füllen Sie die Tabelle indexes der Datei configuration.xls ein, und updaten Sie die hindex-Parameter der AHB-Komponenten im Programm AMBAdraw.

Alle Komponente auf dem APB-Bus haben ein eigenes Index, unabhängig von den Indexen des APB-Busses.

Abhand von der Tabelle indexes der Datei configuration.xls, updaten Sie die pindex-Parameter der APB-Komponenten.

Speicher-Plan

Die System-Komponente haben je ihr eigenes Speicherposition. Die GRLib parametrisiert dies mit Hilfe einer Adresse und eines Masks.

Für die AHB-Bus Slaves:

  • ist die Basis-Adresse der Position durch ihre 12 MSBs angegeben,
  • ist die Länge des zugeteilten Speichers durch die Maske auf die 12 MSBs gegeben.

Für die APB-Komponenten werden Basis Adresse und Länge ähnlich definiert, nur aber auf die 12 weiteren Bits der Adresse.

Füllen Sie die Tabellen memory map, definition der Datei configuration.xls ein, und updaten Sie die haddr-, hmask-, paddr- und pmask-Parameter der AHB-Komponenten im Programm AMBAdraw.

Komponenten-spezifische Parameter

Mit Hilfe des manuals grLib cores user manual.pdf, updaten Sie die andere Parameter der Komponenten im Programm AMBAdraw.

Erstellung des VHDL Codes

Der Programm AMBAdraw generiert ein VHDL-Code abhand einer Referenz-Schaltung welche alle GRLib Blöcke enthält, und erstellt die schlussendliche Schaltung, indem er die nicht selektierte Komponente wegnimmt.

Erstellung des anwendungsspezifisches Systems

Cliken Sie auf Document and project Settings und geben Sie an, in welchem Verzeichnis die Erstellten Dateien geschrieben werden sollen: U:\SEm_labs\Ambarchitect.

Cliken Sie auf Export as HDL.

Betrachtung des Systems

Starten Sie HDL Designer anhand der Datei U:\SEm_labs\Ambarchitect\ambarchitect.hdp, öffnen Sie den Block toplevel betrachten Sie die erstellte Schaltung.

Figure 2. Erstellte Schaltung

File:AmbaCircuit.png

Achtung: alle Änderungen gehen verloren, wenn man vom Programm AMBAdraw neu ein Export durchführt.

Simulation des Systems

Um den System zu testen, wollen wir es auf einer Testbank setzen, und ihn durch den AHB UART steuern.

Testbench-Library

Verlassen Sie den Programm HDL Designer.

Erstellen Sie das Verzeichis U:\SEm_labs\Ambarchitect\ambarchitect_test.

Kopieren Sie U:\SEm_labs\Ambarchitect\ambarchitect.hdp unter den Namen U:\SEm_labs\Ambarchitect\beamer.hdp.

Editieren Sie U:\SEm_labs\Ambarchitect\beamer.hdp:

  • setzen Sie zusätzlich Referenze zur Library ambarchitect_test.
  • im Teil ModelSim, ändern Sie den basis Pfad $HDS_PROJECT_DIR mit D:/Labs/SEm/Ambarchitect.

Starte Sie HDL Designer abhand der Datei U:\SEm_labs\Ambarchitect\beamer.hdp.

Einkapslung der Schaltung

Kopieren Sie den modul ambarchitect/toplevel unter den Namen ambarchitect/gr_beamer so, dass AMBAdraw es nicht überschreiben wird.

Erstellen Sie einen neuen Block ambarchitect/beamer, welcher den vorigen Block enthält, zusammen mit VHDL-Code, welches die GRLib Ein- und Ausgänge zu std_ulogic- oder std_ulogic_vector-Linien entfaltet.

Schliessen Sie dbgo(0) an dbgi1 an, sowie dbgo1 an dbgi(0) an, um den Prozessor mit dem DSU zu steuern.

Figure 3. Eingekapselte Schaltung

File:AmbaEncapsulated.png

Testbank

In der Library ambarchitect_test, erstellen Sie ein Testbank beamer_tb und legen Sie darin den Block ambarchitect/beamer zusammen mit einem Simuli-Generator beamer_tester.

Un ein VHDL Modell der Speicher, Flash und SDRAM, zu haben, Kopieren Sie den Inhalt des Verzeichnisses R:\Modules\SI\223_SEm\Digital\Ambarchitect\ambarchitect_test in U:\SEm_labs\Ambarchitect\ambarchitect_test. In HDL Designer wird die Liste der Komponenten mit der taste F5 neu erstellt.

Um einige Komponente der GRLib-Library compilieren zu können, öffnen Sie die Library unisim, selektieren Sie alle RAMB4*-Komponente und compilieren Sie diese.

Plazieren Sie diese Speicher am zu testendem System. Regeln Sie folgende Parameter:

  • die SDRAM hat 12 Adressbits,
  • die 2 Bits DQM der SDRAM sind angeschlossen an sdDQM(4) und sdDQM(0),
  • das Signal CKE der SDRAM ist angeschlossen an sdCkE(0),
  • das Signal Cs_n der SDRAM ist angeschlossen an sdCS_n(0),
  • auf dem Flash sind Byte_n = '1' et RP_n = '1',
  • auf dem Flash ist CE = "00" & RomS_n(0),
  • für den Speicher-Kontroller soll bWidth = "01",
  • Für die zwei Speicher, geben sie den Link auf der kopierten Dateien in U:\SEm_labs\Ambarchitect\ambarchitect_test.

Erstellen Sie einen Block, welcher den bidirektionellen Bus der Speicher anf den unidirektionellen Bussen der GRLib anschliesst.

Figure 4. Testbank

File:AmbaTestbench.png
Schreiben Sie den Code der Testbank , um folgende Signale zu erzeugen:

  • Power-on-Reset un Taktsignal,
  • die Steuerung des Systems via RS232 durch den Block ahbuart.

Simulation

Initialisieren Sie die Schaltung, indem Sie den Charakter 55 h auf der RS232-Linie sendet. Der Block ahbuart kann sich damit automatisch der Baudrate der seriellen Linie anpassen.

Lesen Sie den Inhalt des Speicher an Adresse 8000.0100 h. Dies wird mit Hilfe der Sequenz 83 80 00 01 00 durchgeführt. Folgen Sie das, was auf dem AMBA-Buss passiert, von dem Empfang der Steuerung bis zum Zurücksenden der Daten. ErkLären Sie den Wert der Daten, welche vom Speicher gelesen wurden.

Figure 5. Simulation

File:AmbaSimulation.png
Schreiben Sie den Code der Testbank , um folgende Signale zu erzeugen:

  • Power-on-Reset un Taktsignal,
  • die Steuerung des Systems via RS232 durch den Block ahbuart.

Simulation

Initialisieren Sie die Schaltung, indem Sie den Charakter 55 h auf der RS232-Linie sendet. Der Block ahbuart kann sich damit automatisch der Baudrate der seriellen Linie anpassen.

Lesen Sie den Inhalt des Speicher an Adresse 8000.0100 h. Dies wird mit Hilfe der Sequenz 83 80 00 01 00 durchgeführt. Folgen Sie das, was auf dem AMBA-Buss passiert, von dem Empfang der Steuerung bis zum Zurücksenden der Daten. ErkLären Sie den Wert der Daten, welche vom Speicher gelesen wurden.

Figure 5. Simulation

File:AmbaSimulation.png


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