XILINX FIFO写不(bù)進(jìn)去(qù)的(de)問(wèn)題(tí)(实用(yòng)分(fēn)享)

XILINX FIFO写不(bù)進(jìn)去(qù)的(de)問(wèn)題(tí)(实用(yòng)分(fēn)享)

本(běn)文(wén)为(wèi)明(míng)德揚原創文(wén)章(zhāng)，轉(zhuǎn)载請注明(míng)出(chū)处！

一(yī)、摘要(yào)

明(míng)德揚(MDY)在(zài)某个(gè)XILINX項目中(zhōng)，偶然性(xìng)出(chū)現(xiàn)開(kāi)機(jī)後(hòu)通(tòng)信(xìn)出(chū)錯的(de)情(qíng)形，具體(tǐ)表(biǎo)現(xiàn)为(wèi)反(fǎn)複開(kāi)機(jī)测試400次(cì)後(hòu)，約有(yǒu)1~2次(cì)通(tòng)信(xìn)异(yì)常，數據(jù)發(fà)不(bù)出(chū)去(qù)。經(jīng)过(guò)定(dìng)位，是(shì)某个(gè)FIFO出(chū)現(xiàn)异(yì)常，时(shí)鐘(zhōng)正(zhèng)常、複位无效、写使能(néng)有(yǒu)效的(de)情(qíng)況，空信(xìn)号(hào)empty一(yī)直(zhí)为(wèi)1，即一(yī)直(zhí)保持(chí)为(wèi)空的(de)問(wèn)題(tí)。

二(èr)、項目背景

FIFO是(shì)FPGA項目中(zhōng)使用(yòng)最(zuì)多(duō)的(de)IP核，一(yī)个(gè)項目使用(yòng)幾(jǐ)个(gè)，甚至(zhì)是(shì)幾(jǐ)十(shí)个(gè)FIFO都是(shì)很正(zhèng)常的(de)。通(tòng)常情(qíng)況下(xià)，每个(gè)FIFO的(de)參數，特(tè)别是(shì)位宽(kuān)和(hé)深度(dù)，是(shì)不(bù)同(tóng)的(de)。如(rú)果(guǒ)按照通(tòng)常做法，每種(zhǒng)位宽(kuān)和(hé)參數，都要(yào)打(dǎ)開(kāi)FIFO IP核界面(miàn)、命名(命名不(bù)好(hǎo)不(bù)好(hǎo)分(fēn)辨需要(yào)的(de)FIFO)、設置參數、生(shēng)成(chéng)并編譯IP核，工作量(liàng)可(kě)以(yǐ)想(xiǎng)象(xiàng)出(chū)来(lái)是(shì)非(fēi)常多(duō)的(de)。

明(míng)德揚(MDY)在(zài)2021年(nián)承担了(le)多(duō)个(gè)基于(yú)XILINX芯片(piàn)的(de)研發(fà)項目，包(bāo)括VPX网(wǎng)絡透明(míng)傳輸項目(芯片(piàn)为(wèi)XC7K325T-2FBG900)、某高(gāo)端测試儀項目(芯片(piàn)为(wèi)XCKU060-FFVA1156)、某网(wǎng)閘設備項目(芯片(piàn)为(wèi)XC7Z030-FBG676)等，另(lìng)外(wài)，明(míng)德揚自(zì)研了(le)基于(yú)XC7K325T-2FBG900和(hé)基于(yú)XC7K410T-2FBG900芯片(piàn)的(de)核心(xīn)板，在(zài)XILINX研發(fà)領域擁有(yǒu)豐富的(de)經(jīng)验(yàn)。

对(duì)于(yú)我(wǒ)们(men)專門(mén)承接項目的(de)团(tuán)隊，絕不(bù)可(kě)忍受如(rú)此(cǐ)重(zhòng)複、枯燥、容易出(chū)錯的(de)工作。經(jīng)过(guò)精心(xīn)研究，終(zhōng)于(yú)發(fà)現(xiàn)XILINX的(de)原語(yǔ)：xpm_fifo_async，是(shì)可(kě)以(yǐ)可(kě)參數化(huà)FIFO的(de)位宽(kuān)和(hé)深度(dù)的(de)。即在(zài)設計(jì)时(shí)，不(bù)用(yòng)生(shēng)成(chéng)FIFO IP，直(zhí)接例化(huà)xpm_fifo_async，例化(huà)时(shí)定(dìng)義好(hǎo)位宽(kuān)和(hé)深度(dù)，就(jiù)可(kě)以(yǐ)使用(yòng)了(le)。關(guān)于(yú)具體(tǐ)的(de)使用(yòng)方(fāng)法，可(kě)以(yǐ)留意(yì)我(wǒ)们(men)新出(chū)的(de)文(wén)章(zhāng)教程。

本(běn)問(wèn)題(tí)的(de)出(chū)現(xiàn)，就(jiù)是(shì)在(zài)使用(yòng)这(zhè)个(gè)xpm_fifo_async时(shí)出(chū)現(xiàn)的(de)。

三(sān)、問(wèn)題(tí)現(xiàn)象(xiàng)

FPGA問(wèn)題(tí)都不(bù)好(hǎo)定(dìng)位，特(tè)别是(shì)偶然性(xìng)出(chū)錯的(de)問(wèn)題(tí)，即使複現(xiàn)問(wèn)題(tí)都要(yào)花大量(liàng)精力。本(běn)問(wèn)題(tí)出(chū)現(xiàn)的(de)概率小于(yú)1%，即使概率如(rú)此(cǐ)之低，也(yě)是(shì)不(bù)得不(bù)去(qù)定(dìng)位去(qù)做的(de)工作。

在(zài)花費了(le)一(yī)个(gè)月(yuè)的(de)时(shí)間(jiān)，才定(dìng)位到(dào)某个(gè)FIFO出(chū)現(xiàn)异(yì)常。为(wèi)更(gèng)加细(xì)致(zhì)地(dì)确認是(shì)FIFO哪里(lǐ)出(chū)錯，使用(yòng)ILA抓取(qǔ)FIFO的(de)信(xìn)号(hào)，包(bāo)括写使能(néng)、複位、空指示信(xìn)号(hào)等。

               如(rú)上(shàng)图(tú)所(suǒ)示，在(zài)FIFO写使能(néng)有(yǒu)效时(shí)，empty信(xìn)号(hào)仍然保持(chí)为(wèi)空狀态，導致(zhì)數據(jù)无法傳輸。更(gèng)奇怪的(de)是(shì)，即使複位了(le)这(zhè)个(gè)FIFO，仍然是(shì)同(tóng)樣(yàng)現(xiàn)象(xiàng)。

四(sì)、問(wèn)題(tí)分(fēn)析

該問(wèn)題(tí)非(fēi)常之奇怪，從邏輯角(jiǎo)度(dù)講，时(shí)序是(shì)正(zhèng)确的(de)，那(nà)麼(me)IP核就(jiù)應(yìng)該正(zhèng)确，是(shì)不(bù)應(yìng)該出(chū)現(xiàn)此(cǐ)問(wèn)題(tí)的(de)。

怀疑是(shì)FIFO使用(yòng)不(bù)正(zhèng)确，如(rú)FIFO滿後(hòu)還(huán)在(zài)写，或(huò)者(zhě)FIFO空後(hòu)仍在(zài)读(dú)。特(tè)意(yì)在(zài)ILA觸發(fà)写使能(néng)、写滿信(xìn)号(hào)同(tóng)时(shí)为(wèi)1，看(kàn)两(liǎng)者(zhě)是(shì)否有(yǒu)同(tóng)时(shí)有(yǒu)效，沒(méi)有(yǒu)觸發(fà)到(dào)，说(shuō)明(míng)沒(méi)有(yǒu)問(wèn)題(tí)。

怀疑是(shì)写时(shí)序不(bù)正(zhèng)确：为(wèi)此(cǐ)，我(wǒ)们(men)還(huán)反(fǎn)反(fǎn)複複地(dì)观测写时(shí)序，捕捉開(kāi)機(jī)後(hòu)的(de)第(dì)一(yī)个(gè)写时(shí)序，也(yě)是(shì)沒(méi)問(wèn)題(tí)的(de)。

怀疑处于(yú)複位狀态：为(wèi)此(cǐ)观测複位信(xìn)号(hào)，發(fà)現(xiàn)沒(méi)有(yǒu)处于(yú)複位狀态，沒(méi)有(yǒu)問(wèn)題(tí)。

在(zài)思(sī)考了(le)多(duō)種(zhǒng)辦(bàn)法後(hòu)，問(wèn)題(tí)沒(méi)有(yǒu)解(jiě)決。为(wèi)此(cǐ)，不(bù)得不(bù)認真(zhēn)查閱xpm_fifo_async的(de)官方(fāng)資料，查看(kàn)步驟：

vivodo-PROJECT MANAGER-Language Templates-Verilog-Xilinx Parameterized Macros（XPM）-XPM-XPM_FIFO-Asynchronous FIFO (xpm_ fifo async)。

     通(tòng)过(guò)調閱vivado中(zhōng)有(yǒu)關(guān)FIFO的(de)说(shuō)明(míng)，終(zhōng)于(yú)發(fà)現(xiàn)了(le)問(wèn)題(tí)。

                                           如(rú)上(shàng)图(tú)所(suǒ)示，複位信(xìn)号(hào)rst要(yào)求同(tóng)步于(yú)WR_CLK时(shí)鐘(zhōng)。而(ér)我(wǒ)们(men)的(de)複位信(xìn)号(hào)是(shì)异(yì)步信(xìn)号(hào)，不(bù)滿足要(yào)求。

五(wǔ)、解(jiě)決方(fāng)法

对(duì) FIFO中(zhōng)的(de)複位信(xìn)号(hào)進(jìn)行异(yì)步信(xìn)号(hào)同(tóng)步化(huà)处理，即对(duì)複位信(xìn)号(hào)進(jìn)行延遲两(liǎng)拍处理，如(rú)下(xià)图(tú)所(suǒ)示：

 上(shàng)图(tú)中(zhōng)，aclr是(shì)异(yì)步複位信(xìn)号(hào)，經(jīng)过(guò)上(shàng)图(tú)中(zhōng)的(de)148~153行的(de)代(dài)碼，将該信(xìn)号(hào)同(tóng)步化(huà)，同(tóng)步化(huà)後(hòu)的(de)rst_ff3可(kě)以(yǐ)認为(wèi)同(tóng)步于(yú)写时(shí)鐘(zhōng)。将該信(xìn)号(hào)連(lián)接到(dào)rst中(zhōng)，如(rú)图(tú)中(zhōng)的(de)第(dì)142行。

每3分(fēn)鐘(zhōng)重(zhòng)啟一(yī)次(cì)，經(jīng)过(guò)三(sān)天(tiān)的(de)嚴苛测試，再沒(méi)有(yǒu)出(chū)現(xiàn)通(tòng)信(xìn)异(yì)常問(wèn)題(tí)，問(wèn)題(tí)得到(dào)解(jiě)決！！！

温(wēn)馨提(tí)示：明(míng)德揚擅长的(de)項目主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括的(de)方(fāng)向(xiàng)有(yǒu)以(yǐ)下(xià)幾(jǐ)个(gè)方(fāng)面(miàn)：

1. MIPI視頻拼接

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