安路AXI 接口的SDRAM精简控制器例程，基于EG4S20

转载自wye11083大牛的AXI接口 SDRAM控制器 

input clk_i,
input rst_i,
input clk2x_i,//Read clock should be tested. Since all IOs use IODDR, the timing is relatively fixed.

注意时序问题。根据估计，安路的ODDR到OPAD再到SDRAM再到DQ再到IDDR总路径估计有~5ns左右，不算上SDRAM的Output Hold的话起码也得有3.5ns。
实际使用时，clk_i和clk2x_i请对齐，因为SDRAM的clk是下降沿出1，这样就构成了1:2的SDRAM控制器。安路的内核效率不咋的，高频上不去，因此这样设计不太影响有效的带宽。

模块实际工作在74.25MHz，clk2x_i为148.5MHz，此时从SDRAM的clk到DQ的延迟最大有3.36ns，实际估计可能会稍微吃掉一点SDRAM的Output Hold。如果要提高频率，则需要把clk2x_i往前提一点，以避免Setup Time不足造成读数据错误。

此外，安路的工具链似乎不太稳定，工程改一个地方都有可能造成SDRAM崩溃，第1个Burst的最低字节始终是错的。目前也没有找到原因，遇到这种情况直接打开LPF_SDRAMULPController，把DEBUG_DDR_TRP改一下，为1或2，一般都能解决SDRAM出错的问题。国产就是这样，总会有点小毛病不太顺，但是基本上能用。

模块为标准AXI4接口，但是很多特性都不支持。模块不区分4KB边界，但是为防万一，建议外面手动加上4K边界，避免移植出现问题。已知Xilinx官方IP会在4K边界上出错。模块仅支持BRAM接口，要求输入输出ready或valid均为恒1，没有内置FIFO，不支持传输阻塞。

模块为最精简化控制器，是不包含打开的页地址记录的。也即，每次操作都是一次全新的操作，控制器会自动进行ACT-RW-PRE的操作。因此对于小的Burst会带来严重的效率损失。对连续地址短Burst有需求的则需要自己去增加Opened Bank管理了。同理，AXI总线也会带来最大2个周期的延迟，不支持流水线操作，每次只能响应一条指令，对目前我的应用需求来说可以满足。想要追求极致效率的可以自己研究高性能控制器。给个思路：用一堆Bank Machine去管理读写指令，由每个Bank Machine去管理映射到它的指令，用id实现无缝交替传输。

此外，注意一下安路的工具链时序分析似乎有bug，生成的时序比实际时序要多出~2ns，比如设置10ns，工具链实际是按~12ns去布线，没有找到原因，且安路FAE似乎也没有解释原因。实际使用时需要手动缩短时序以避免出现意外情况。实测片内逻辑最高可跑到~150MHz的主频（只能留出来5%的时序余量，而且需要极度流水线化，就像Intel的Prescott处理器一样拼命加深流水线），实用主频不超过100MHz。

根据最新测试结果，当SDRAM时钟提前2.666ns时，读时序bug基本消失（多次未复现）。因此推算安路FPGA的输出buffer延迟应在2~2.5ns之间，输入buffer延迟应在0.5~1ns之间，总延迟在2.5~3.5ns左右。因此，clk2x_i需要向后延长一点时间或向前提一点时间，使clk2x的下降沿到clk_i的两个边沿延迟在2.666ns~2.75ns之间，理论上可以达成完美读写。

当前工程综合资源占用率不到50%，理论上EG4S20共有19600个LUT，但是它有一半是LUT5，因此折合29400个LUT4，19600个DFF，64个1Kx9的RAM，16个4Kx8的RAM，资源量已经明显超过XC6SLX25了。当然主频是个很大的bug，一个模块为了跑到150MHz内部所有信号全部做了深度流水线。综合性能约为Spartan-6的50%~65%。欢迎大家都来搞国产FPGA

控制器代码见附件