基于vivado平台和modelsim的仿真和应用测试

很多人用zynq平台做视频图像开发，但是对vdma了解比较少，上手起来稍微有些困难，我针对这一现象，做了一个基于vivado和modelsim的仿真和应用测试工程，并写篇文章做些介绍，希望能对大家有帮助。

一：xilinx vdma IP例化以及接口介绍

上面图片就是在vivado2015.4中例化vdma的界面，首先对参数做些介绍：

Frame Buffers ：选择vdma缓存几帧图像，这里默认是写通道和读通道都设置相同的缓存帧数，具体设置多少帧合适一般根据应用来定，比如读写带宽相同，想用ddr作为一个乒乓buffer，那就可以设置成2帧，写第一个地址，读第二个地址，写第二个地址，读第一个地址。这里面设置几帧，就要在vdma寄存器配置的时候设置几个帧起始地址。

Memory Map Data Width：代表数据到达AXI4总线上的位宽，比如这里设置成64，那就代表M_AXI_XX总线上的数据位宽是64bit，这时候如果stream上的数据是32bit，那vdma内部会有一个带宽转换模块，把数据拼成64bit。

Burst Size ： AXI总线上突发传输的长度，一般设置为16

Stream Data Width：vdma与pl逻辑部分通过axi stream协议交互数据，这里代表stream数据位宽

Line Buffer Depth：vdma内部会有一个行缓存fifo，stream数据会先写入fifo，然后AXI总线逻辑会读出到总线上，这个深度就代表fifo的深度。设置原则（个人理解）：如果AXI总线数据带宽是stream总线数据带宽的1.5倍以上，这个fifo深度可以设置的小一点，如果AXI总线带宽小于1.5倍的stream总线带宽，那fifo的深度至少要是图像一个有效行的一半。

Advanced ： 这里面只说一下Fsync Options，这个信号是什么意思呢，就是告诉vdma什么时候开始运行，一般s2mm通道选择tuser，就是说在tuser 拉高的时候开始传输。mm2s通道，可以选择none，也可以选择 mm2s_fsync，这里介绍一下这两个的区别。

none ： 就是没有同步信号，但这并不是说没有开始信号，而是只要mm2s_stream通道tready拉高，就开始传输，相当于free模式

mm2s_fsync：当这个信号发生一个下降沿的时候开始传输，如果没有这个下降沿，即使mm2s_stream通道tready拉高也不会传输

下面是接口介绍：
M_AXI_XX ： axi4总线接口，用来与ddr交互数据
M_AXIS_XX , S_AXIS_XX ： axi stream接口，用来与pl交互数据
S_AXI_LITE ：控制总线，接到ps的gp口或者写一个axilite master总线去配置
其他接口不做介绍

二：下面开始一步步的详解如何搭建一个vdma的仿真工程
FPGA的开发，离不开仿真，很少有人能直接写好代码上板就成功的，仿真必不可少。但是有些应用要用到vdma，vdma又要和ddr做数据交互，这样做起来就很麻烦了，我这里就实现了一个简单的方法，可以测试vdma，又不用去例化MIG搞什么ddr。下面开始！

系统框图：

（1）因为是要仿真vdma，vdma顾名思义就是video dma，那肯定要先做一个视频模块，注意，我这里除了vdma和fifo用xilinx的ip。其他的都不用ip，这样更通用性。

我这里就把这个视频发生模块叫做sensor，可以理解为xilin的tpg模块，sensor模块的接口如下：
module sensor
(
input rst,
input clk,
output reg vsync,
output reg hsync,
output reg de,
output reg vblank,
output reg[31:0]pix_out
);

parameter SENSOR_ACT_W = 640;
parameter SENSOR_ACT_H = 480;
parameter SENSOR_WIDTH = 800;
parameter SENSOR_HEIGHT = 600;
parameter H_START = 80;
parameter V_START = 60;

我这里构建了一个图像传感器，总像素数是600*800，有效像素是 480*640，水平有效像素开始位置是80，垂直有效像素开始位置是60，这个模块会读取一个本地图像数据，rgb格式，这里为了测试方便，直接把像素输出位宽设置为32bit。

（2）video转axis模块，相当于 xilinx的vid in to stream模块，接口如下：
module video2axis #
（
parameter DW = 32,
parameter WIDTH = 640,
parameter HEIGHT = 480
)
(
input axis_clk,
input axis_aresetn,

// axis
input reg_axis_s2mm_start,
output [DW-1:0] m_axis_tdata,
output [DW/8-1:0] m_axis_tkeep,
output reg m_axis_tvalid,
output m_axis_tlast,
output m_axis_tuser,
input m_axis_tready,
// video data
input video_clk,
input video_rst,
input video_hsync,
input video_vsync,
input video_hblank,
input video_vblank,
input video_de,
input [DW-1:0] video_data

);