如何使用.mem文件初始化ROM并从PS-APU读取内容

本篇博文旨在演示如何使用 .mem 文件来初始化 ROM 并从 PS-APU 读取内容。

AMD 参数化宏存储器：

AMD 参数化宏 (XPM) 是一种根据用户指定的要求创建 RAM 和 ROM 结构的工具。在 XPM 代码中，您可以指定多个泛型参数，包括存储器大小、时钟模式、存储器初始化文件、存储器原语等。

然后，AMD Vivado 综合工具会将这些要求转换为适当大小和样式的存储器阵列。

存储器初始化文件：

MEM 文件可以定义每个独立存储器位置的初始内容。文件格式必须为 ASCII，并且仅包含十六进制值，这些值按存储器最窄数据宽度泛型值指定的深度来进行组织。

仅当参数 MEMORY_INIT_PARAM 值等于 "" 时，才通过指定的文件名进行存储器初始化。在工程中使用 XPM_MEMORY 时，将指定文件作为设计源文件添加到 Vivado 工程中。

示例设计是使用 Vivado 2023.1 版本创建的，设计目标是 VCK190 评估板。在本篇博文中以附件形式提供了适用于此块设计的 Tcl 脚本和应用代码。

模块框图：

注释：此 Tcl 脚本 (design_1.tcl) 所创建的设计会包含以下模块引用：

xpm_sprom

rom_initialization_file

请在使用 source 命令运行此 Tcl 脚本之前，添加这些模块的源文件(xpm_sprom.v 和 rom_initialization_file.mem)。

AMD Vivado 步骤：

步骤 1：创建工程，目标为 VCK190 评估板。

步骤 2：在 IP integrator 中创建块设计。

步骤 3：将 versal_cips_0 IP 添加到块设计中。

步骤 4：运行块自动化设置，将 PL 时钟设置为 1，PL 复位设置为 1，并将存储器控制器类型设置为 DDR4。

步骤 5：打开 NoC Re-customize IP，在“Board”(开发板)选项卡中输入以下设置：

CH0_DDR4_0 = ddr4 dimm1

Sys_clk0 = ddr4 dimm1 sma clk

步骤 6：在“General”(常规)选项卡中输入以下设置：

Number of AXI Master Interfaces(AXI 主接口数)= 1

Number of AXI Clocks(AXI 时钟数)= 7

Number of Memory controller Ports(存储器控制器端口数)= 1

步骤 7：转至“Connectivity”(连接)选项卡，检查 S0xAXI 与 M00_AXI 之间的连接，然后单击“OK”(确定)。

步骤 8：将 AXI BRAM 添加到块设计中，然后单击“Run Connection Automation”(运行自动连接)。

步骤 9：再次单击“Run Connection Automation”，以连接到 ext_reset_in。

步骤 10：打开 AXI BRAM Controller Re-customize IP 块，输入以下设置：

Data width(数据宽度)=32

Read latency(读取时延)=1

启用“Read command Optimization”(读取命令优化)选项。

步骤 11：在 Flow Navigator 中的“Project Manager”(工程管理器)下，单击“Language Templates”(语言模板)。这样会打开“Language Template”对话框。在“Search”(搜索)字段中输入 xpm，然后选择相应的 HDL 代码 (VHDL/Verilog) 模板，如下图所示。复制并粘贴单端口 ROM 存储器的模板，然后将例化模板添加到 HDL 文件中。按照随附的 xpm_sprom.v 文件执行配置。

步骤 12：将 XPM 存储器块与设计的其余部分集成。您可以使用 IP integrator 工具将 XPM 存储器作为 RTL 模块进行集成。

步骤 13：生成要放入 ROM 中的 MEM 文件：

步骤 14：完成模块框图：

步骤 15：在“Address Editor”(地址编辑器)中为例化的存储器设置适当的深度。运行确认步骤，确认成功后，检查“Address Editor”(地址编辑器)选项卡。

步骤 16：为 BD 创建 HDL 封装文件，运行综合与实现，然后生成器件镜像。

步骤 17：导出硬件设计以获取 XSA 文件。

步骤 18：在 AMD Vitis 中创建新的应用工程，然后切换至“Create a new platform from hardware”(基于硬件创建新平台)选项卡。单击“+”，浏览找到从 Vivado 导出的 XSA 文件。

步骤 19：提供应用工程名称，输入 versal_cips_0_pspmc_0_psv_cortexa72_0，然后单击“Next”(下一步)。

步骤 20：选择“Hello World”，然后单击“Finish”(完成)。

代码快照：

创建完应用工程后，转至 main.c 并更新代码以读取 ROM 中的数据。

运行设计：

连接到 VCK190 评估板，并设置启动模式为 JTAG 启动模式，然后运行应用。

控制台输出示例：