FPGA設(shè)計經(jīng)驗談

　　5)關(guān)于IP核和乒乓操作的那點事

　　經(jīng)驗告訴我，能使用開發(fā)工具自帶的IP核，就千萬別去自己開發(fā)。往往自己開發(fā)已有的IP核是吃力不討好。我曾經(jīng)做過一個eMMC控制器燒寫外部eMMC芯片的案子。

　　數(shù)據(jù)由上位機(jī)通過USB傳給MCU，然后通過數(shù)據(jù)總線發(fā)到FPGA,在FPGA內(nèi)部形成燒寫eMMC芯片的時序，燒寫外部芯片。框圖如下：

　　最初的算法是通過數(shù)據(jù)總線發(fā)一個字節(jié)，再向芯片打一個字節(jié)，一個頁的512字節(jié)的CRC16需要事先用軟件計算好，但是這種方式燒寫速度太慢。后來我想到一種方案，先把512個字節(jié)傳到FPGA內(nèi)部存儲起來，并且在FPGA內(nèi)部計算好16個字節(jié)的CRC，然后用高速系統(tǒng)時鐘一次性把整頁528個字節(jié)傳給芯片，這種方式燒寫速度能提高很多。一開始我想自己設(shè)計一個帶CRC計算的RAM或者FIFO來存儲528個字節(jié)的數(shù)據(jù)，可是無論怎么設(shè)計數(shù)據(jù)傳輸總是有問題，由于是一個人做，也沒人指導(dǎo)，只得放棄這種方案，改用其他。因為我用的Xilinx器件有現(xiàn)成的FIFO核可以調(diào)用，于是我就把CRC16的計算和存儲512字節(jié)數(shù)據(jù)分開設(shè)計，在最后輸出到芯片端再選通。因為燒寫eMMC一個頁，需要有一定的等待POLLING時間，所以我想到了用兩組FIFO，乒乓操作，A通道數(shù)據(jù)發(fā)送到芯片并且等待應(yīng)答的時候，MCU端向B通道發(fā)送數(shù)據(jù)存儲，B通道數(shù)據(jù)發(fā)送到芯片并且等待應(yīng)答的時候，MCU端再向A通道發(fā)送數(shù)據(jù)存儲，這樣最大化的加速了燒寫速度，當(dāng)然最后的設(shè)計結(jié)果我也是相當(dāng)滿意的。

　　我想通過此例告訴大家的是，盡量用系統(tǒng)的IP核吧，省事又省心，因為這些都是前輩專家們設(shè)計出的經(jīng)典。還有就是利用一些設(shè)計技巧，比如乒乓操作，流水線操作可以讓你的設(shè)計性能優(yōu)化不少。

　　最后簡單說一下體會吧，歸結(jié)起來就多實踐、多思考、多問。實踐出真知，看100遍別人的方案不如自己去實踐一下。實踐的動力一方面來自興趣，一方面來自壓力，我個人覺得后者更重要。有需求會容易形成壓力，也就是說最好能在實際的項目開發(fā)中鍛煉，而不是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)。在實踐的過程中要多思考，多想想問題出現(xiàn)的原因，問題解決后要多問幾個為什么，這也是經(jīng)驗積累的過程，如果有寫項目日志的習(xí)慣更好，把問題及原因、解決的辦法都寫進(jìn)去。最后還要多問，遇到問題思索后還得不到解決就要問了，畢竟個人的力量是有限的，問同學(xué)同事，問搜索引擎，問網(wǎng)友，都可以，一篇文章、朋友們的點撥都可能幫助自己快速解決問題。