204B实战应用-LMK04821代码详解（二）
大侠好，阿Q来也，今天是第二次和各位见面，请各位大侠多多关照。今天给各位大侠带来一篇项目开发经验分享“基于JESD204B的LMK04821芯片项目开发”第二篇，这是本人实打实的项目开发经验，希望可以给有需要的大侠提供一些参考学习作用。
以后机会多多，慢慢分享一些项目开发以及学习方面的内容，欢迎各位大侠一起切磋交流。也欢迎进群交流，文章末尾有进群方式。话不多说，上货。
204B实战应用-LMK04821代码详解（二）
一、 SPI协议
通过阅读LMK04821数据手册，我们可以从中知道，可以通过SPI协议对LMK04821进行寄存器的配置工作，进而实现我们设计所需要的功能。
SPI协议部分，咱们可以用3线，或者4线，在本次设计中，使用3线。关于SPI的时序部分，这儿就不再赘述，手册里面都有详细的描述。
图1
二、 SPI寄存器配置模块设计
图2
如图2所示，就是配置LMK04821存器的单元，信号定义如下：
1、cfg_clk：系统时钟；
2、cfg_rst：系统复位；
3、通过VIO控制的信号，这组信号存在的目的在于方便检测自己配置寄存器的正确性。
vio_cfg_en：配置寄存器使能信号；
vio_cfg_wr：配置寄存器读写使能，0写1读；
vio_cfg_addr：配置的寄存器地址；
vio_cfg_wdata：寄存器中配置的值；
addr_118_data：预留信号，模块中没有用；
我们在配置LMK04821寄存器时，要验证配置寄存器操作是否正确，就要有写有读，在对应的寄存器内写入对应的数值，然后进行读操作，观察正确性。本次设计是在vivado环境下进行设计，通过添加VIO的IP核，来控制读写操作。同时，添加ILA配合VIO来进行读写数据操作的观测。别的开发环境下思路一样。
该组信号仅在回读寄存器时使用，目的是为了验证寄存器读写正确性。
4、lmk_rst：LMK04821复位信号，用于复位LMK04821，直接和LMK04821芯片相连；
5、3线制SPI信号：
lmk_spi_csn：片选；
lmk_spi_sdio：数据；
lmk_spi_clk：时钟；
6、可编程管教：主要和LMK04821内部的PLL相关，本次设计中默认为0；
lmk_clk_sel0 ：sel0；
lmk_clk_sel1 ：sel1；
三、 SPI数据buffer定义
在本次设计中，SPI配置数据buffer，data_reg为24bit，r_w占1bit，箭头1所指包含W1、W2以及地址位占13bit，具体见SPI时序图；箭头2所指数据位8bit。
图4
根据图5我们可以知道，要配置LMK04821我们需要配置126个寄存器，这126个寄存器来源参见第一章实战记录。
其中，126个寄存器包含必须要配的寄存器、一些无关紧要的寄存器、以及功能实现所需要的寄存器等，有些寄存器需要配置多次。
图5
四、 SPI时序实现
设计中，我们需要按照顺序配置126个寄存器，也就是说SPI要执行126次。因此，在代码实现过程中，注意寄存器配置的顺序，并且保证每个寄存器都准确无误的配置完成，才能进行下一个寄存器的配置。如果在设计中，要求LMK004821实现不同的功能，当配置的寄存器个数不一致时，在v文件中更改图6所示的参数即可。
图6
如下：是LMK04821配置的模块，读者可以作为参考。
代码区（参考代码）：
//###########################################################################//// Copyright (C) 2017, JSZX, Co. Ltd. All Rights Reserved.//###########################################################################////-- Project Name ://-- File Name : lmk04821_spi//-- Description ://###########################################################################////---------------------------Modification History----------------------------////-- Date By Ver Comment//-- 12/04/2017 hhh 1.0 Create new//===================================================================//-- End Revision//===================================================================`timescale 1ns / 1psmodule lmk04821_spi(input cfg_clk , //<=10MHzinput cfg_rst ,input vio_cfg_en ,input vio_cfg_wr ,//0,write;1,read;input [12:0] vio_cfg_addr ,input [07:0] vio_cfg_wdata ,input [07:0] addr_118_data ,input r_w ,input lmk_cfgen ,output lmk_rst ,output lmk_spi_csn ,inout tri lmk_spi_sdio ,output lmk_spi_clk ,output lmk_clk_sel0 ,output lmk_clk_sel1 ,output reg regdatareadvalid ,output reg [7:0] regdataread ,output reg lmk_cfgdone = 1'b0);//parameter definationparameter NUM_REG = 8'd126 ;//需要配置的寄存器个数parameter CFG_DONE_DLY = 32'hF4240 ;//100ms@10Mhz;//====================================================================////----------------------internal signals------------------------------////====================================================================//reg [00:0] lmk_cfgen_d0 ;reg [00:0] lmk_cfgen_d1 ;reg [00:0] lmk_cfgen_d2 ;reg [00:0] vio_cfg_en_d0 ;reg [00:0] vio_cfg_en_d1 ;reg [00:0] vio_cfg_en_d2 ;reg [07:0] cnt_clk ;// 每个寄存器需要的时钟数计数器reg [07:0] cnt_reg ;// 需要配置的寄存器计数器,最多255个!reg [23:0] data_reg ;reg [00:0] load_p ;reg [00:0] load_p_d0 ;reg [35:0] mid_data_o ;reg [35:0] mid_csn_o ;reg [00:0] spi_sdo ;reg [00:0] spi_cs_n ;wire[00:0] spi_sdi ;reg [05:0] sdo_cnt ;// //====================================================================//// //-----------------------------ila debug------------------------------//// //====================================================================//// //ila_spi// ila_spi ila_spi(// .clk ( cfg_clk ),//// .probe0 ( cnt_clk ),//8// .probe1 ( cnt_reg ),//8// .probe2 ( data_reg ),//24// .probe3 ( load_p ),//1// .probe4 ( sdo_cnt ),//6// .probe5 ( spi_cs_n ),//1// .probe6 ( spi_sdi ),//1// .probe7 ( spi_sdo ),//1// .probe8 ( lmk_cfgen_d1 ) //1// );//====================================================================////--------------------------main process------------------------------////====================================================================////lmk_clk_selassign lmk_clk_sel0= 1'b0 ;assign lmk_clk_sel1= 1'b0 ;//spi signals;assign lmk_rst = cfg_rst ;assign lmk_spi_clk = (spi_cs_n) ? 1'b0 : ~cfg_clk ;assign lmk_spi_csn = spi_cs_n ;assign spi_sdi = lmk_spi_sdio;assign lmk_spi_sdio= (data_reg[23]==1'b1 && sdo_cnt>6'h18)? 1'bz : spi_sdo ;//lmk_cfgen_d0/lmk_cfgen_d1/lmk_cfgen_d2/load_p_d0always @(posedge cfg_clk or posedge cfg_rst)beginif(cfg_rst==1'b1)beginlmk_cfgen_d0 <= 1'b0 ;lmk_cfgen_d1 <= 1'b0 ;lmk_cfgen_d2 <= 1'b0 ;load_p_d0 <= 1'b0 ;vio_cfg_en_d0 <= 1'b0 ;vio_cfg_en_d1 <= 1'b0 ;vio_cfg_en_d2 <= 1'b0 ;endelsebeginlmk_cfgen_d0 <= lmk_cfgen ;lmk_cfgen_d1 <= lmk_cfgen_d0 ;lmk_cfgen_d2 <= lmk_cfgen_d1 ;load_p_d0 <= load_p ;vio_cfg_en_d0 <= vio_cfg_en ;vio_cfg_en_d1 <= vio_cfg_en_d0 ;vio_cfg_en_d2 <= vio_cfg_en_d1 ;endend//load_p/cnt_reg/cnt_clkalways @(posedge cfg_clk or posedge cfg_rst)beginif(cfg_rst==1'b1)begincnt_reg <= 8'd0 ;cnt_clk <= 8'd36 ;load_p <= 1'b0 ;endelsebeginif(lmk_cfgen_d1==1'b1 && lmk_cfgen_d2==1'b0)begincnt_clk <= 8'd0 ;cnt_reg <= 8'd0 ;load_p <= 1'b0 ;endelse if((cnt_clk==8'd36)&&(cnt_regbegincnt_clk <= 8'd0 ;cnt_reg <= cnt_reg + 8'h1 ;load_p <= 1'b1 ;endelsebeginload_p <= 1'b0 ;if(cnt_clk==8'd36)//cnt_reg==NUM_REGbegincnt_clk <= 8'd0 ;cnt_reg <= cnt_reg ;endelsebegincnt_clk <= cnt_clk + 8'h1 ;cnt_reg <= cnt_reg ;endendendend//data_reg:VCO0,1930~2075;VCO1,2920~3080;always @(posedge cfg_clk or posedge cfg_rst)beginif(cfg_rst==1'b1)begindata_reg <= 24'h80_0000;endelsebegincase(cnt_reg)//VCO_2Ghz;// Serial Port Configuration8'd1 : data_reg <= {r_w,23'h0000_80} ;//soft reset8'd2 : data_reg <= {r_w,23'h0000_00} ;//8'd3 : data_reg <= {r_w,23'h0100_04} ;//500Mhz;DCLKout0: input and output drive level;device clock out divider values8'd4 : data_reg <= {r_w,23'h0101_55} ;//controls the digital delay high and low count values for the device clock outputs8'd5 : data_reg <= {r_w,23'h0103_00} ;//registers control the analog delay properties for the device clocks8'd6 : data_reg <= {r_w,23'h0104_22} ;//set the half step for the device clock, the SYSREF output MUX, the SYSREF clock digital delay,and half step8'd7 : data_reg <= {r_w,23'h0105_00} ;//set the analog delay parameters for the SYSREF outputs8'd8 : data_reg <= {r_w,23'h0106_70} ;//controls the power down functions for the digital delay, glitchless half step8'd9 : data_reg <= {r_w,23'h0107_15} ;//configure the output polarity, and formatLVDS;15:LVPECL16;8'd10 : data_reg <= {r_w,23'h0108_10} ;//125Mhz;DCLKout2;V7_IO_CLK2;8'd11 : data_reg <= {r_w,23'h0109_55} ;8'd12 : data_reg <= {r_w,23'h010B_00} ;8'd13 : data_reg <= {r_w,23'h010C_22} ;//bit[5]:SDCLKoutY_MUX;0, Device clock output;8'd14 : data_reg <= {r_w,23'h010D_00} ;8'd15 : data_reg <= {r_w,23'h010E_70} ;//bit[3]:0,enable;bit[4]:powerdown;8'd16 : data_reg <= {r_w,23'h010F_11} ;//11:LVDS;15:LVPECL168'd17 : data_reg <= {r_w,23'h0110_10} ;//125Mhz;DCLKout4;8'd18 : data_reg <= {r_w,23'h0111_55} ;8'd19 : data_reg <= {r_w,23'h0113_00} ;8'd20 : data_reg <= {r_w,23'h0114_22} ;//bit[5]:SDCLKoutY_MUX;0, Device clock output;8'd21 : data_reg <= {r_w,23'h0115_00} ;8'd22 : data_reg <= {r_w,23'h0116_70} ;//bit[3]:0,enable;bit[4]:powerdown;8'd23 : data_reg <= {r_w,23'h0117_11} ;//11:LVDS;15:LVPECL168'd24 : data_reg <= {r_w,23'h0118_04} ;//500Mhz;DCLKout6,FPGA;V7_IO_CLK0;8'd25 : data_reg <= {r_w,23'h0119_55} ;8'd26 : data_reg <= {r_w,23'h011B_00} ;8'd27 : data_reg <= {r_w,23'h011C_22} ;//bit[5]:SDCLKoutY_MUX;0, Device clock output;8'd28 : data_reg <= {r_w,23'h011D_00} ;8'd29 : data_reg <= {r_w,23'h011E_70} ;8'd30 : data_reg <= {r_w,23'h011F_11} ;//11:LVDS;15:LVPECL168'd31 : data_reg <= {r_w,23'h0120_10} ;//125Mhz;DCLKout8,FPGA MGT114 CLOCK;8'd32 : data_reg <= {r_w,23'h0121_55} ;8'd33 : data_reg <= {r_w,23'h0123_00} ;8'd34 : data_reg <= {r_w,23'h0124_02} ;//bit[5]:SDCLKoutY_MUX;0, Device clock output;8'd35 : data_reg <= {r_w,23'h0125_00} ;8'd36 : data_reg <= {r_w,23'h0126_70} ;8'd37 : data_reg <= {r_w,23'h0127_11} ;//11:LVDS;15:LVPECL168'd38 : data_reg <= {r_w,23'h0128_10} ;//125Mhz;DCLKout10,FPGA MGT116 CLOCK;8'd39 : data_reg <= {r_w,23'h0129_55} ;8'd40 : data_reg <= {r_w,23'h012B_00} ;8'd41 : data_reg <= {r_w,23'h012C_02} ;//bit[5]:SDCLKoutY_MUX;0, Device clock output;8'd42 : data_reg <= {r_w,23'h012D_00} ;8'd43 : data_reg <= {r_w,23'h012E_70} ;8'd44 : data_reg <= {r_w,23'h012F_11} ;//11:LVDS;15:LVPECL168'd45 : data_reg <= {r_w,23'h0130_04} ;//500Mhz;DCLKout12;8'd46 : data_reg <= {r_w,23'h0131_55} ;8'd47 : data_reg <= {r_w,23'h0133_00} ;8'd48 : data_reg <= {r_w,23'h0134_22} ;8'd49 : data_reg <= {r_w,23'h0135_00} ;8'd50 : data_reg <= {r_w,23'h0136_70} ;8'd51 : data_reg <= {r_w,23'h0137_15} ;//11:LVDS;15:LVPECL168'd52 : data_reg <= {r_w,23'h0138_00} ;//selects the clock distribution source, and OSCout parameters;VCO0;8'd53 : data_reg <= {r_w,23'h0139_03} ;//sets the source for the SYSREF outputs8'd54 : data_reg <= {r_w,23'h013A_00} ;//SYSREF_DIV[12:8] DIV register 1;sysref 2000M/160=12.5Mhz;8'd55 : data_reg <= {r_w,23'h013B_A0} ;//SYSREF_DIV[7:0] DIV register 0;8'd56 : data_reg <= {r_w,23'h013C_08} ;//set the delay of the SYSREF digital delay value[12:8]8'd57 : data_reg <= {r_w,23'h013D_00} ;//set the delay of the SYSREF digital delay value[7:0]8'd58 : data_reg <= {r_w,23'h013E_03} ;//sets the number of SYSREF pulses if SYSREF is not in continuous mode;8'd59 : data_reg <= {r_w,23'h013F_04} ;//controls the feedback feature8'd60 : data_reg <= {r_w,23'h0140_01} ;//13-OSCin PD; powerdown controls for OSCin and SYSREF functions;bit[0]:Powerdown SYSREF pulse generator;8'd61 : data_reg <= {r_w,23'h0141_FF} ;//enables dynamic digital delay for enabled device clocks8'd62 : data_reg <= {r_w,23'h0142_00} ;//sets the number of dynamic digital delay adjustments occur8'd63 : data_reg <= {r_w,23'h0143_91} ;//sets general SYNC parameters such as polarization, and mode8'd64 : data_reg <= {r_w,23'h0144_00} ;//prevent a clock output from being synchronized or interrupted by a SYNC event or when outputting SYSREF8'd65 : data_reg <= {r_w,23'h0145_7F} ;//Always program this register to value 1278'd66 : data_reg <= {r_w,23'h0171_AA} ;//8'd67 : data_reg <= {r_w,23'h0172_02} ;//8'd68 : data_reg <= {r_w,23'h0173_00} ;//bit[6]PLL2_PRE_PD; bit[5]PLL2_PD;8'd70 : data_reg <= {r_w,23'h017C_15} ;//OPT_REG_1:21;8'd71 : data_reg <= {r_w,23'h017D_33} ;//OPT_REG_2:51;8'd72 : data_reg <= {r_w,23'h0182_00} ;8'd73 : data_reg <= {r_w,23'h0183_00} ;8'd74 : data_reg <= {r_w,23'h0184_00} ;8'd75 : data_reg <= {r_w,23'h0185_00} ;8'd76 : data_reg <= {r_w,23'h0188_00} ;8'd77 : data_reg <= {r_w,23'h0146_38} ;//CLKin enable and type controls.8'd78 : data_reg <= {r_w,23'h0147_02} ;//CLKin_SEL_MODE. pin select mode;8'd79 : data_reg <= {r_w,23'h0148_02} ;//CLKin_SEL0 controls8'd80 : data_reg <= {r_w,23'h0149_42} ;//CLKin_SEL1 controls and register readback SDIO pin type8'd81 : data_reg <= {r_w,23'h014A_02} ;//contains control of the RESET pin8'd82 : data_reg <= {r_w,23'h014B_16} ;//contains the holdover functions:start;8'd83 : data_reg <= {r_w,23'h014C_00} ;//8'd84 : data_reg <= {r_w,23'h014D_00} ;//8'd85 : data_reg <= {r_w,23'h014E_C0} ;//8'd86 : data_reg <= {r_w,23'h014F_7F} ;//8'd87 : data_reg <= {r_w,23'h0150_03} ;//8'd88 : data_reg <= {r_w,23'h0151_02} ;//8'd89 : data_reg <= {r_w,23'h0152_00} ;//contains the holdover functions:end;8'd90 : data_reg <= {r_w,23'h0153_00} ;//CLKin0_R[13:8]8'd91 : data_reg <= {r_w,23'h0154_01} ;//CLKin0_R[7:0]8'd92 : data_reg <= {r_w,23'h0155_00} ;//CLKin1_R[13:8]8'd93 : data_reg <= {r_w,23'h0156_40} ;//CLKin1_R[7:0]8'd94 : data_reg <= {r_w,23'h0157_00} ;//CLKin2_R[13:8]8'd95 : data_reg <= {r_w,23'h0158_40} ;//CLKin2_R[7:0]8'd96 : data_reg <= {r_w,23'h0159_00} ;//PLL1_N[13:8]8'd97 : data_reg <= {r_w,23'h015A_01} ;//PLL1_N[7:0]8'd98 : data_reg <= {r_w,23'h015B_D4} ;//PLL1 phase detector8'd99 : data_reg <= {r_w,23'h015C_20} ;//PLL1_DLD_CNT[13:8]8'd100 : data_reg <= {r_w,23'h015D_00} ;//PLL1_DLD_CNT[7:0]8'd101 : data_reg <= {r_w,23'h015E_00} ;//contains the delay value for PLL1 N and R delays.8'd102 : data_reg <= {r_w,23'h015F_0B} ;//configures the PLL1 LD pin8'd103 : data_reg <= {r_w,23'h0160_00} ;//PLL2_R[11:8]8'd104 : data_reg <= {r_w,23'h0161_01} ;//PLL2_R[7:0]8'd105 : data_reg <= {r_w,23'h0162_44} ;//sets other PLL2 functions:[7:5]:PLL2_P;[4:2]:OSCin_FREQ;[1]:PLL2_XTAL_EN;[0]:PLL2_REF_2X_EN;8'd106 : data_reg <= {r_w,23'h0163_00} ;//PLL2_N_CAL[17:16]8'd107 : data_reg <= {r_w,23'h0164_00} ;//PLL2_N_CAL[15:8]8'd108 : data_reg <= {r_w,23'h0165_0C} ;//PLL2_N_CAL[7:0]8'd109 : data_reg <= {r_w,23'h0166_00} ;//PLL2_N[17:16],MSB;8'd110 : data_reg <= {r_w,23'h0167_00} ;//PLL2_N[15:8],---;8'd111 : data_reg <= {r_w,23'h0168_0A} ;//PLL2_N[7:0],LSB;8'd112 : data_reg <= {r_w,23'h0169_59} ;//controls the PLL2 phase detector8'd113 : data_reg <= {r_w,23'h016A_60} ;//8'd114 : data_reg <= {r_w,23'h016B_00} ;//8'd115 : data_reg <= {r_w,23'h016C_00} ;//8'd116 : data_reg <= {r_w,23'h016D_00} ;//8'd117 : data_reg <= {r_w,23'h016E_13} ;//8'd118 : data_reg <= {r_w,23'h0143_90} ;//8'd119 : data_reg <= {r_w,23'h0139_00} ;//8'd120 : data_reg <= {r_w,23'h0143_B0} ;//8'd121 : data_reg <= {r_w,23'h0143_90} ;//8'd122 : data_reg <= {r_w,23'h0144_FF} ;//8'd123 : data_reg <= {r_w,23'h0143_10} ;//8'd124 : data_reg <= {r_w,23'h0143_11} ;//8'd125 : data_reg <= {r_w,23'h0139_03} ;//8'd126 : data_reg <= {1'b1,23'h0002_00} ;//default : data_reg <= 24'h80_0000 ;endcaseendend//spi_sdo/spi_cs_n/mid_data_o/mid_csn_o/mid_data_o/vio_cfg_cntalways @(posedge cfg_clk or posedge cfg_rst)beginif(cfg_rst==1'b1)beginspi_sdo <= 1'b0;spi_cs_n <= 1'b1;mid_data_o <= 36'h0;mid_csn_o <= 36'hFFFFFFFFF;sdo_cnt <= 6'b0 ;endelsebeginif(load_p_d0==1'b1)beginspi_sdo <= 1'b0;mid_data_o <= {data_reg[23:0],12'hfff};//r_w:0 write;1 read;spi_cs_n <= 1'b1;mid_csn_o <= {24'h0,12'hFFF};sdo_cnt <= 6'h1 ;endelse if(vio_cfg_en_d1==1'b1 && vio_cfg_en_d2==1'b0)beginspi_sdo <= 1'b0;mid_data_o <= {vio_cfg_wr,2'b00,vio_cfg_addr,vio_cfg_wdata,12'hfff};//r_w:0 write;1 read;spi_cs_n <= 1'b1;mid_csn_o <= {24'h0,12'hFFF};sdo_cnt <= 6'h1 ;endelsebeginspi_sdo <= mid_data_o[35];mid_data_o <= {mid_data_o[34:0],1'b0};spi_cs_n <= mid_csn_o[35];mid_csn_o <= {mid_csn_o[34:0],1'b1};if(sdo_cnt<6'h3f)beginsdo_cnt <= sdo_cnt + 6'h1 ;endelsebeginsdo_cnt <= sdo_cnt ;endendendend//regdatareadvalid/regdatareadalways @(posedge cfg_clk or posedge cfg_rst)beginif(cfg_rst==1'b1)beginregdatareadvalid <= 1'b0 ;regdataread <= 8'b0 ;endelsebeginif(spi_cs_n==1'b0)beginif(data_reg[23]==1'b1)beginif(sdo_cnt>6'd18 && sdo_cnt<6'd25)//2-17;18-25;beginregdatareadvalid <= 1'b0 ;regdataread <= {regdataread[6:0],spi_sdi};endelse if(sdo_cnt==6'd25)beginregdatareadvalid <= 1'b1 ;regdataread <= {regdataread[6:0],spi_sdi};endelsebeginregdatareadvalid <= 1'b0 ;regdataread <= regdataread ;endendelsebeginregdatareadvalid <= 1'b0 ;regdataread <= regdataread ;endendelsebeginregdatareadvalid <= 1'b0 ;regdataread <= regdataread ;endendend//lmk_cfgdonealways @(posedge cfg_clk or posedge cfg_rst)beginif(cfg_rst)beginlmk_cfgdone <= 1'b0 ;endelsebeginif(cnt_reg>=NUM_REG)beginlmk_cfgdone <= 1'b1 ;endelsebeginlmk_cfgdone <= 1'b0 ;endendend//====================================================================////------------------------------- end ------------------------------////====================================================================//endmodule
下一篇，将详细介绍jesd_204B IP核应用的相关知识，各位大侠，尽请关注。
编辑：jq
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原文标题：FPGA项目开发：204B实战应用-LMK04821代码详解（二）
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