c - 如何使用 avalon 总线将两个 64 位从 nios 传输到 VHDL？

Question

首先是关于这个问题的一些背景故事。在我当前的项目中，我正在尝试创建一个使用 FPGA 优化的 Mandelbrot 计算器。在这一点上，我试图在 nios 处理器和 FPGA 之间建立一座桥梁(遗憾的是一直没有运气)。

我正在尝试使用 Avalon 总线了解 nios 和 FPGA(运行 VHDL)之间的通信。我已经使用 VHDL 超过 15 周了，过去 5 周开始使用 nios 2 处理器。现在我想要完成的事情如下: 因此，我想创建一个设置，在该设置上我可以测试发送两次 64 位值，在 VHDL 中记住这个值，然后他们尝试读取它，以便它返回到 Nios 2 处理器(C 代码)。

当然，在尝试自己解决这个问题之前，我并没有把这个问题放在这里。这是我迄今为止所做的工作。

在 nios 上，我在 main 中创建了一个简单的设置，它将两个 64 位值写入 FPGA，然后检索它们并在红色和绿色 LED 上显示输出，顺便说一句:我在 Altera DE2 板上运行它。 C代码看起来像这样

int main (void)
{
    //Reset the green and red leds to off
    IOWR(REDLEDS_BASE, 0, 0x0);
    IOWR(GREENLEDS_BASE, 0, 0x0);

    //Write the 64 bit x coordinate
    IOWR(MANDELBROT_CORE_BASE, 0x0, 0xAAAAAAAA);
    IOWR(MANDELBROT_CORE_BASE, 0x4, 0xAAAAAAAA);

    //Write the 64 bit y coordinate
    IOWR(MANDELBROT_CORE_BASE, 0x8, 0xEEEEEEEE);
    IOWR(MANDELBROT_CORE_BASE, 0x12, 0xEEEEEEEE);

    //Read the 64 bit x coordinate
    double x = IORD(MANDELBROT_CORE_BASE, 0);

    //Read the 64 bit y coordinate
    double y = IORD(MANDELBROT_CORE_BASE, 8);

    //Write the values to the leds
    IOWR(REDLEDS_BASE, 0, x);
    IOWR(GREENLEDS_BASE, 0, y);

    while(bRunning == true)
    {
    }

    return 1;
}

我知道这个代码可能不正确，因为 IQRD 只能检索 32 位值。但我无法找到一次性读取 64 位地址的解决方案。我从 this question 中获得了有关如何执行此操作的大部分技术。 .所以我不知道这是否正确。

其次是用 VHDL 编写的 FPGA 端。该组件是一个 64 位组件，它在 QSYS 中与 nios 的 avalon 总线连接。应该处理传入和传出请求的组件是 avalon_mandelbrot 组件(如下所示)。

entity avalon_mandelbrot is
    port (
        avs_s0_read        : in  std_logic                     := '0'; -- s0.read
        avs_s0_readdata    : out std_logic_vector(63 downto 0);        -- readdata
        avs_s0_write       : in  std_logic                     := '0'; -- write
        avs_s0_writedata   : in  std_logic_vector(63 downto 0) := (others => '0'); -- writedata
        avs_s0_waitrequest : out std_logic;                                        -- waitrequest
        avs_s0_address     : in  std_logic_vector(7 downto 0)  := (others => '0'); -- address
        avs_s0_byteenable  : in  std_logic_vector(7 downto 0) ;                    -- byte enable
        clk                : in  std_logic                     := '0';             -- clock
        reset              : in  std_logic                     := '0';             -- reset
    );
end entity avalon_mandelbrot;

architecture rtl of avalon_mandelbrot is
   begin
       process(clk)
           variable data_in : std_logic_vector(63 downto 0):= (others => '0');
           variable data_temp_x : std_logic_vector(63 downto 0):= (others => '0');
           variable data_temp_y : std_logic_vector(63 downto 0):= (others => '0');
       begin

           if rising_edge(clk) then

               if avs_s0_write = '1' then
                   if avs_s0_byteenable(0) = '1' then
                       data_in(7 downto 0) := avs_s0_writedata(7 downto 0);
                   end if;

                   if avs_s0_byteenable(1) = '1' then
                       data_in(15 downto 8) := avs_s0_writedata(15 downto 8);
                   end if;

                   if avs_s0_byteenable(2) = '1' then
                       data_in(23 downto 16) := avs_s0_writedata(23 downto 16);
                   end if;

                   if avs_s0_byteenable(3) = '1' then
                       data_in(31 downto 24) := avs_s0_writedata(31 downto 24);
                   end if;

                   if avs_s0_byteenable(4) = '1' then
                       data_in(39 downto 32) := avs_s0_writedata(39 downto 32);
                   end if;

                   if avs_s0_byteenable(5) = '1' then
                       data_in(47 downto 40) := avs_s0_writedata(47 downto 40);
                   end if;

                   if avs_s0_byteenable(6) = '1' then
                       data_in(55 downto 48) := avs_s0_writedata(55 downto 48);
                   end if;

                   if avs_s0_byteenable(7) = '1' then
                       data_in(63 downto 56) := avs_s0_writedata(63 downto 56);
                   end if;
               end if;

        
               --Master wants to write to slave
               if avs_s0_write = '1' then
                   case avs_s0_address is
                       when "00000000" => -- ADDR 0
                           data_temp_x(31 downto 0) := data_in(31 downto 0);
                       when "00000100" => -- ADDR 4
                           data_temp_x(63 downto 32) := data_in(63 downto 32);
                       when "00001000" => -- ADDR 8
                           data_temp_y(31 downto 0) := data_in(31 downto 0);
                       when "00001100" => -- ADDR 12
                           data_temp_y(63 downto 32) := data_in(63 downto 32);
                   end case;
               end if;
        
               --Master wants to read from slave
               if avs_s0_read = '1' then
                   case avs_s0_address is
                       when "00000000" =>
                           avs_s0_readdata <= data_temp_x;
                       when "00001000" =>
                           avs_s0_readdata <= data_temp_y;
                       when others =>
                           avs_s0_readdata <= (others => '0');
                   end case;
               end if;
           end if;
       end process;
end architecture rtl;

在我看来，此设置应该有效是合乎逻辑的，但当我尝试测试整个过程时，它似乎无法正常运行。显然我在这里做错了什么，也许有更多经验的人可以看一下。希望很快有人能够帮助我解决这个问题。

Answer 1

我没有专门与 NIOS 通信，但我使用过 Altera 的 Avalon 总线接口(interface)。

如果您还没有这样做，我会阅读他们的引用资料。 www.altera.com/literature/manual/mnl_avalon_spec.pdf

特别是第 3.5.1 节给出了典型传输的示例。

在你的例子中，你没有指定你正在为这个特定的 Avalon 接口(interface)使用固定的等待状态时间。我不确定这是否可以在 NIOS 上配置，但通常固定等待状态不是 Avalon 总线的默认操作。这意味着您需要使用 avs_s0_waitrequest 信号在读/写完成时向主机 (NIOS) 发出信号。该端口在您的设计中未连接。

在您的情况下，它可能就像在写入操作期间将 avs_s0_waitrequest 连接到 avs_s0_write 一样简单，在读取期间将 avs_s0_read 连接为您的读取延迟为 1。