ふにゃふにゃHDL

最近verilogが多いです。好みはVHDLですが。
検証は(system)verilogが使えると便利だと思います。しかしModelSimの混在シミュレーションライセンスなんて持ってるわけもないので（というかAltera Starter Edition、無料、ありがたや）、やるときはどちらかですが。ホントはCが使いたいですけどね～

そんなverilogの妙ながら便利な記述について。
非同期な動作と同期な動作を記述するとき、例えばリセットが2系統あるとき、

always @(posedge a_reset or posedge c_clock) begin
	if (a_reset) begin
		/*非同期リセット処理*/
	end
	else begin
		if (c_reset) begin
			/*同期リセット処理*/
		end
		else begin
			/*同期処理*/
		end
	end
end	

って書いたりします。これは割と普通。VHDLではこんな感じ。

process(a_reset, c_clock)
begin
	if (a_reset = '1') then
		--非同期リセット処理
	elsif (c_clock'event and c_clock = '1') then
		if (c_reset = '1') then
			--同期リセット処理
		else
			--同期処理
		end if;
	end if;
end process;

似てますが、クロックエッジの判定をverilogではalways文で行って、VHDLではif文で行うところが異なります。実はこの書き方、VHDL風に寄せてverilogを書いていて、「非同期処理と同期処理は別ですよ～」って明示するために「a_reset 」のブロックとそれ以外のブロックに大きく分けて書いてます。

けど、verilogはそんな書き方をする必要なかったりします。

always @(posedge a_reset or posedge c_clock) begin
	if (a_reset) begin
		/*非同期リセット処理*/
	end
	else if (c_reset) begin
		/*同期リセット処理*/
	end
	else begin
		/*同期処理*/
	end
end	

非同期処理と同期処理が同じレベルな事に注意。この書き方はVHDLは不許可です。
さらにもし非同期と同期のリセット処理が同じだったら、

always @(posedge a_reset or posedge c_clock) begin
	if (a_reset || c_reset) begin
		/*非同期/同期リセット処理*/
	end
	else begin
		/*同期処理*/
	end
end	

という書き方もできます。条件が増えてもOK。

always @(posedge a_reset or posedge c_clock) begin
	if (a_reset || c_reset) begin
		/*非同期/同期リセット処理*/
	end
	else if (ready) begin
		/*同期処理*/
	end
	else begin
		/*同期処理*/
	end
end	

シミュレーションはもちろん、合成してもちゃんとした回路ができてます（全ての処理系で試した訳では無いですが）。c_resetやready周りに変な回路ができるような様子も無さそうです。

…うわ～きもちわるい！！けど便利ｗ
下の書き方を見ても「？なにがおかしいの？」と思う人がいるかも知れません。一方「ありえねぇ～！」って人もいるかも知れません。両極端になりそう。私は後者に近いです。けど便利なのでこの記述もしちゃいます。
verilogはVHDLに比べ記述が少ないのですが、この辺の緩さが逆に気持ち悪かったりします。

ところで、alwaysの記述で最初納得のいかなかった所は、非同期のa_resetの扱い。
例えばリセットの極性を切り替えるときはどうすれば良いでしょう？

正論理
always @(posedge a_reset or posedge c_clock) begin
	if (a_reset) begin
負論理
always @(negedge a_reset or posedge c_clock) begin
	if (~a_reset) begin
こう書くとシミュレーションできても合成はできない。
always @(a_reset or posedge c_clock) begin
	if (a_reset) begin
反転してから使う。
wire	reset = a_reset ^ pol;
always @(posedge reset or posedge c_clock) begin
	if (reset) begin

レベルセンスの信号なのにエッジを指定する必要がある、というのが腑に落ちません。また、posedge→if (areset)、negedge→if (~areset)、の関係は崩れないので冗長です。これまた気持ち悪い。そういうモノだ、と思うしか無いです。
VHDLでは素直な話です。

generic (
	pol	: std_logic	:= '0'	極性
…
process(a_reset, c_clock)
begin
	if (a_reset = pol) then

実体顕微鏡

前々からあると便利だなぁ～欲しいなぁ～って思ってたので、実体顕微鏡を買いました。

ホーザン 実体顕微鏡 L-46

• 出版社/メーカー: ホーザン
• メディア: Tools & Hardware

そんなに使用頻度は高くないと踏み、比較的安価なのを、半田付けだけが目的でも無いので、ズームタイプにしました。これで7～45倍。倍率固定ならあと3万円～半額ぐらい安いです。

まずは軽いです。光学機器にありがちな「ずしり」感は薄く、ひょいって持ち上がります。といっても作業中に動いてしまうほど軽くは無く、私のようなお気軽ユーザにはメリットに感じます。使わないときは、つまみを緩めると本体だけ180度回って（接眼の出っ張りが支柱側を向く）比較的コンパクトに収まります。ホコリよけのビニールカバー付き。
ピント・ズームのつまみの動きも十分スムーズです。自然に落ちてきちゃうような事は（今のところ）ありません。ズームは回すと「ぢゅるぢゅる」って音が？。見てみるとグリスがすごい粘ついてる音でした(笑)。まぁ問題ないんでしょう。
ただ、材料や組み立ては価格なりでしょうか。外側の金属は薄いです。叩くと「ペンペン」って感じ。ネジのセンターがずれてたり（締め付けがいい加減）隙間が左右で違ったり。

光学系はまあまま明るく、色収差とか歪みとか十分だと思います。被写体深度は浅い気がしますが。V字型の斜めの光学系です。ちょっとしたLEDランプがあれば良いですね。見える範囲で円を描いてみると、最低倍率で直径30mm弱ぐらい、最大倍率で直径5mmぐらい。しかし、接眼側の視野が狭いと思います。頭を少し動かすと見えなくなります。以前会社で見たニコンのはもっと楽に見えたような気がするな～。

結論としては値段なりですが私には十分。もっと安いのでも良かったかもｗ
けど、日常的にのぞき込んで作業する人にはつらいかも知れません。そこはやはりニコンやオリンパスあたりの平行光学系の機材が欲しくなると思います。なんだかんだで最低20万超になりますね～

ZedBoard Linux (6)

FPGA側にDMA付けてみます。

まずは読むだけのメモリダンプ。
ZedBoardにはアナログRGBのD-SUBコネクタが付いてます。ここに指定したアドレスのデータをメモリダンプさせます。要はフレームバッファー。むか～しのマイコン時代から使われている、画像メモリでプログラムを動かしてデバッグしよう、方式です。
なんでHDMIがあるのにわざわざアナログRGBなんてレガシーな物を…って話ですが、レガシーだからこそ。レガシーなインターフェースって無手順で相手の都合を考えず一方的にデータを送りつけても良い、という使い方ができます。デバッグ当初のまだいろいろ立ち上がってない環境では楽ちんです。相変わらずUART（RS-232C）が使われ続ける理由と似てると思います。
12bitBGRなので、画素のサイズは16bit/pixelにします。4bitは無視。

そして書くだけのメモリフィラー。
こちらはボード上に簡単なデータ入力装置が無いので（マイク端子が楽ですが）指定したアドレスから指定したサイズのメモリにカウンターの値を無理矢理書き込むマスターにしてみます。もしLinuxの管理領域に書き込んだら即暴走。先に確保した128MB以降全部埋めてもLinuxが動き続けるのを確認します。本来はカメラのデータとか音声データを流し込みます。

あと、DMAでメモリから読み出したデータをアナログRGBのタイミングに載せるペリフェラルも用意します。これは昔からAvalon（AlteraのNios）で使ってる物をAPBに焼き直しました。タイミングのパラメータをX.Org（XFree86）のmodelineの値と同じ値が使えるようになってます。が、ちゃんと解像度可変にするにはピクセルクロックも可変にしないとならないので、結局固定です(笑)。まぁモニタの対応周波数内で動かせますがあまり意味ないです。周波数は100MHzにしてます。

とりあえずtopデザイン。tab=4そのままなので見にくいかも。

/************************
 *	top
 ************************/
`timescale 1ns / 1ps
`default_nettype none


//**************************************************************************************************
//	
module top
(
	//	==============================================
	//	Hard Wired
	inout	wire	[53:0]	MIO				,
	input	wire			PS_SRSTB		,
	input	wire			PS_CLK			,
	input	wire			PS_PORB			,
	inout	wire			DDR_Clk			,
	inout	wire			DDR_Clk_n		,
	inout	wire			DDR_CKE			,
	inout	wire			DDR_CS_n		,
	inout	wire			DDR_RAS_n		,
	inout	wire			DDR_CAS_n		,
	output	wire			DDR_WEB			,
	inout	wire	[ 2:0]	DDR_BankAddr	,
	inout	wire	[14:0]	DDR_Addr		,
	inout	wire			DDR_ODT			,
	inout	wire			DDR_DRSTB		,
	inout	wire	[31:0]	DDR_DQ			,
	inout	wire	[ 3:0]	DDR_DM			,
	inout	wire	[ 3:0]	DDR_DQS			,
	inout	wire	[ 3:0]	DDR_DQS_n		,
	inout	wire			DDR_VRN			,
	inout	wire			DDR_VRP			,
	//	==============================================
	//	VGA
	output	wire			VGA_HS			,
	output	wire			VGA_VS			,
	output	wire	[ 4:1]	VGA_B			,
	output	wire	[ 4:1]	VGA_G			,
	output	wire	[ 4:1]	VGA_R			
);
	////////////////////////////
	//	
	//	Property
	parameter	blen	= 16		;	//	burst length
	parameter	qdep	= 8			;	//	queue depth = 2**qdep
	parameter	Xsymb	= 1'bX		;	//	invalid Symbol
	//	Video
	parameter	vodw	= 12	 	;	//	VGA Out Data Width
	parameter	vsdw	= 16	 	;	//	Video Stream Data Width
	parameter	cntw	= 11	 	;	//	Counter Width
	//	AXI
	parameter	axiw	= 6			;	//	ID
	parameter	axaw	= 32		;	//	Address
	parameter	axdw	= 64		;	//	Data
	parameter	axmw	= axdw/8	;	//	Mask
	parameter	axrw	= 2			;	//	Response
	parameter	axlw	= 4			;	//	Length
	parameter	axsw	= 3			;	//	Size
	//	AXI master (static)
	parameter	axbw	= 2			;	//	Burst
	parameter	axcw	= 4			;	//	Cache
	parameter	axpw	= 3			;	//	Prot
	parameter	axkw	= 2			;	//	Lock
	parameter	axqw	= 4			;	//	QoS
	//	APB Slave
	parameter	apaw	= 32		;	//	Address
	parameter	apdw	= 32		;	//	Data
	parameter	apsw	= 4			;	//	Slaves


	////////////////////////////
	//	Clock
	wire			FCLK_CLK0;	//	66.6MHz
	wire			FCLK_CLK1;	//	100MHz
	wire			FCLK_CLK2;	//	166.6MHz
	wire			FCLK_CLK3;	//	200Mhz


	////////////////////////////
	//	EMIO GPIO
	wire	[63:0]	EMIO_GPIO_I;
	wire	[63:0]	EMIO_GPIO_O;
	wire	[63:0]	EMIO_GPIO_T;

	assign	EMIO_GPIO_I	= EMIO_GPIO_O ^ EMIO_GPIO_T;


	////////////////////////////
	//	APB
	wire				apb_pclk				;	//	clock
	wire				apb_presetn				;	//	reset_n
	wire	[apaw-1:0]	apb_paddr				;	//	address
	wire	[apsw-1:0]	apb_psel				;	//	select
	wire				apb_penable				;	//	enalbe
	wire				apb_pwrite				;	//	write
	wire	[apdw-1:0]	apb_pwdata				;	//	w data
	wire	[apdw-1:0]	apb_prdata	[apsw-1:0]	;	//	r data
	wire	[apsw-1:0]	apb_pready				;	//	ready
	wire	[apsw-1:0]	apb_pslverr				;	//	error

	assign	apb_pready	= apb_psel;			//	no-wait
	assign	apb_pslverr	= {apsw{1'b0}};		//	no-error

	assign	apb_prdata[3]	= apb_paddr;	//	unused slave


	////////////////////////////
	//	AXI HP
	wire				axi_hp_aclk		;	//	
	//	Address Write
	wire				axi_hp_awready	;	//	
	wire				axi_hp_awvalid	;	//	
	wire	[axiw-1:0]	axi_hp_awid		;	//	
	wire	[axaw-1:0]	axi_hp_awaddr	;	//	
	wire	[axlw-1:0]	axi_hp_awlen	;	//	
	wire	[axsw-1:0]	axi_hp_awsize	;	//	
	wire	[axbw-1:0]	axi_hp_awburst	;	//	static
	wire	[axcw-1:0]	axi_hp_awcache	;	//	static
	wire	[axpw-1:0]	axi_hp_awprot	;	//	static
	wire	[axkw-1:0]	axi_hp_awlock	;	//	static
	wire	[axqw-1:0]	axi_hp_awqos	;	//	static
	//	Write Data
	wire				axi_hp_wready	;	//	
	wire				axi_hp_wvalid	;	//	
	wire	[axiw-1:0]	axi_hp_wid		;	//	
	wire				axi_hp_wlast	;	//	
	wire	[axdw-1:0]	axi_hp_wdata	;	//	
	wire	[axmw-1:0]	axi_hp_wstrb	;	//	
	//	Write Response
	wire				axi_hp_bready	;	//	
	wire				axi_hp_bvalid	;	//	
	wire	[axiw-1:0]	axi_hp_bid		;	//	
	wire	[axrw-1:0]	axi_hp_bresp	;	//	
	//	Address Read
	wire				axi_hp_arready	;	//	
	wire				axi_hp_arvalid	;	//	
	wire	[axiw-1:0]	axi_hp_arid		;	//	
	wire	[axaw-1:0]	axi_hp_araddr	;	//	
	wire	[axlw-1:0]	axi_hp_arlen	;	//	
	wire	[axsw-1:0]	axi_hp_arsize	;	//	
	wire	[axbw-1:0]	axi_hp_arburst	;	//	static
	wire	[axcw-1:0]	axi_hp_arcache	;	//	static
	wire	[axpw-1:0]	axi_hp_arprot	;	//	static
	wire	[axkw-1:0]	axi_hp_arlock	;	//	static
	wire	[axqw-1:0]	axi_hp_arqos	;	//	static
	//	Read Data
	wire				axi_hp_rready	;	//	
	wire				axi_hp_rvalid	;	//	
	wire	[axiw-1:0]	axi_hp_rid		;	//	
	wire				axi_hp_rlast	;	//	
	wire	[axdw-1:0]	axi_hp_rdata	;	//	
	wire	[axrw-1:0]	axi_hp_rresp	;	//	


	////////////////////////////
	//	clock,reset wiring
	wire	a_reset;
	wire	c_clock;
	wire	c_reset;

	assign	a_reset		= ~apb_presetn;	//	
	assign	c_clock		= FCLK_CLK1;	//	
	assign	c_reset		= 1'b0;			//	
	assign	axi_hp_aclk	= c_clock;		//	


	////////////////////////////
	//	Video
	wire				v_hsync		;	//	H Sync
	wire				v_vsync		;	//	V Sync
	wire	[vodw-1:0]	v_data	 	;	//	data

	wire				tx_kick		;	//	kick
	wire				tx_ready	;	//	ready
	wire				tx_valid	;	//	valid
	wire	[vsdw-1:0]	tx_data 	;	//	data

	assign	VGA_HS	= v_hsync;
	assign	VGA_VS	= v_vsync;
	assign	{VGA_R,VGA_G,VGA_B}	= v_data;


	////////////////////////////
	//	VGA I/F
	vga_if
	#(
		//	Property
		.vodw	(vodw	),		//	parameter	vodw	= 12 	,	//	VGA Out Data Width
		.vsdw	(vsdw	),		//	parameter	vsdw	= 16 	,	//	Video Stream Data Width
		.cntw	(cntw	),		//	parameter	cntw	= 11 	,	//	Counter Width
		//	APB Slave
		.apaw	(apaw	),		//	parameter	apaw	= 32	,	//	Address
		.apdw	(apdw	)		//	parameter	apdw	= 32		//	Data
	)
	voif
	(
		//	==============================================
		//	common
		.a_reset		(a_reset	),		//	input	wire				a_reset		,	//	reset
		.c_clock		(c_clock	),		//	input	wire				c_clock		,	//	clock
		.c_reset		(c_reset	),		//	input	wire				c_reset		,	//	reset
		//	==============================================
		//	VGA
		.v_hsync		(v_hsync	),		//	output	wire				v_hsync		,	//	H Sync
		.v_vsync		(v_vsync	),		//	output	wire				v_vsync		,	//	V Sync
		.v_data			(v_data		),		//	output	wire	[vodw-1:0]	v_data	 	,	//	data
		//	==============================================
		//	Transmit Stream + kick
		.tx_kick		(tx_kick	),		//	output	wire				tx_kick		,	//	kick
		.tx_ready		(tx_ready	),		//	output	wire				tx_ready	,	//	ready
		.tx_valid		(tx_valid	),		//	input	wire				tx_valid	,	//	valid
		.tx_data		(tx_data	),		//	input	wire	[vsdw-1:0]	tx_data 	,	//	data
		//	==============================================
		//	APB
		.apb_pclk		(apb_pclk		),		//	input	wire				apb_pclk	,	//	clock
		.apb_presetn	(apb_presetn	),		//	input	wire				apb_presetn	,	//	reset_n
		.apb_paddr		(apb_paddr		),		//	input	wire	[apaw-1:0]	apb_paddr	,	//	address
		.apb_psel		(apb_psel	[0]	),		//	input	wire				apb_psel	,	//	select
		.apb_penable	(apb_penable	),		//	input	wire				apb_penable	,	//	enalbe
		.apb_pwrite		(apb_pwrite		),		//	input	wire				apb_pwrite	,	//	write
		.apb_pwdata		(apb_pwdata		),		//	input	wire	[apdw-1:0]	apb_pwdata	,	//	data
		.apb_prdata		(apb_prdata	[0]	)		//	output	reg 	[apdw-1:0]	apb_prdata	,	//	data
	);


	////////////////////////////
	//	VGA DMA
	vga_dma
	#(
		//	Property
		.vsdw	(vsdw	),		//	parameter	vsdw	= 16		,	//	Video Stream data width
		.blen	(blen	),		//	parameter	blen	= 16		,	//	burst length
		.qdep	(qdep	),		//	parameter	qdep	= 8			,	//	queue depth = 2**qdep
		//	AXI master
		.axiw	(axiw	),		//	parameter	axiw	= 6			,	//	ID
		.axaw	(axaw	),		//	parameter	axaw	= 32		,	//	Address
		.axdw	(axdw	),		//	parameter	axdw	= 64		,	//	Data
		.axmw	(axmw	),		//	parameter	axmw	= axdw/8	,	//	Mask
		.axrw	(axrw	),		//	parameter	axrw	= 2			,	//	Response
		.axlw	(axlw	),		//	parameter	axlw	= 4			,	//	Length
		.axsw	(axsw	),		//	parameter	axsw	= 3			,	//	Size
		//	AXI master (static)
		.axbw	(axbw	),		//	parameter	axbw	= 2			,	//	Burst
		.axcw	(axcw	),		//	parameter	axcw	= 4			,	//	Cache
		.axpw	(axpw	),		//	parameter	axpw	= 3			,	//	Prot
		.axkw	(axkw	),		//	parameter	axkw	= 2			,	//	Lock
		.axqw	(axqw	),		//	parameter	axqw	= 4			,	//	QoS
		//	APB Slave
		.apaw	(apaw	),		//	parameter	apaw	= 32		,	//	Address
		.apdw	(apdw	),		//	parameter	apdw	= 32		,	//	Data
		//	misc
		.Xsymb	(Xsymb	)		//	parameter	Xsymb	= 1'bX			//	invalid Symbol
	)
	vdma
	(
		//	==============================================
		//	common
		.a_reset		(a_reset	),		//	input	wire				a_reset		,	//	reset
		.c_clock		(c_clock	),		//	input	wire				c_clock		,	//	clock
		.c_reset		(c_reset	),		//	input	wire				c_reset		,	//	reset
		//	==============================================
		//	Transmit Stream + kick
		.tx_kick		(tx_kick	),		//	input	wire				tx_kick		,	//	kick
		.tx_ready		(tx_ready	),		//	output	wire				tx_ready	,	//	ready
		.tx_valid		(tx_valid	),		//	input	wire				tx_valid	,	//	valid
		.tx_data		(tx_data	),		//	input	wire	[vsdw-1:0]	tx_data 	,	//	data
		//	==============================================
		//	Address Read
		.axi_arready	(axi_hp_arready	),		//	input	wire				axi_arready	,	//	
		.axi_arvalid	(axi_hp_arvalid	),		//	output	wire				axi_arvalid	,	//	
		.axi_arid		(axi_hp_arid	),		//	output	wire	[axiw-1:0]	axi_arid	,	//	
		.axi_araddr		(axi_hp_araddr	),		//	output	wire	[axaw-1:0]	axi_araddr	,	//	
		.axi_arlen		(axi_hp_arlen	),		//	output	wire	[axlw-1:0]	axi_arlen	,	//	
		.axi_arsize		(axi_hp_arsize	),		//	output	wire	[axsw-1:0]	axi_arsize	,	//	
		.axi_arburst	(axi_hp_arburst	),		//	output	wire	[axbw-1:0]	axi_arburst	,	//	static
		.axi_arcache	(axi_hp_arcache	),		//	output	wire	[axcw-1:0]	axi_arcache	,	//	static
		.axi_arprot		(axi_hp_arprot	),		//	output	wire	[axpw-1:0]	axi_arprot	,	//	static
		.axi_arlock		(axi_hp_arlock	),		//	output	wire	[axkw-1:0]	axi_arlock	,	//	static
		.axi_arqos		(axi_hp_arqos	),		//	output	wire	[axqw-1:0]	axi_arqos	,	//	static
		//	Read Data
		.axi_rready		(axi_hp_rready	),		//	output	wire				axi_rready	,	//	
		.axi_rvalid		(axi_hp_rvalid	),		//	input	wire				axi_rvalid	,	//	
		.axi_rlast		(axi_hp_rlast	),		//	input	wire				axi_rlast	,	//	
		.axi_rid		(axi_hp_rid		),		//	input	wire	[axiw-1:0]	axi_rid		,	//	
		.axi_rdata		(axi_hp_rdata	),		//	input	wire	[axdw-1:0]	axi_rdata	,	//	
		.axi_rresp		(axi_hp_rresp	),		//	input	wire	[axrw-1:0]	axi_rresp	,	//	
		//	==============================================
		//	APB
		.apb_pclk		(apb_pclk		),		//	input	wire				apb_pclk	,	//	clock
		.apb_presetn	(apb_presetn	),		//	input	wire				apb_presetn	,	//	reset_n
		.apb_paddr		(apb_paddr		),		//	input	wire	[apaw-1:0]	apb_paddr	,	//	address
		.apb_psel		(apb_psel	[1]	),		//	input	wire				apb_psel	,	//	select
		.apb_penable	(apb_penable	),		//	input	wire				apb_penable	,	//	enalbe
		.apb_pwrite		(apb_pwrite		),		//	input	wire				apb_pwrite	,	//	write
		.apb_pwdata		(apb_pwdata		),		//	input	wire	[apdw-1:0]	apb_pwdata	,	//	data
		.apb_prdata		(apb_prdata	[1]	)		//	output	reg 	[apdw-1:0]	apb_prdata	,	//	data
	);


	////////////////////////////
	//	Filler
	fill_dma
	#(
		//	Property
		.blen	(blen	),		//	parameter	blen	= 16		,	//	burst length
		.qdep	(qdep	),		//	parameter	qdep	= 8			,	//	queue depth = 2**qdep
		//	AXI master
		.axiw	(axiw	),		//	parameter	axiw	= 6			,	//	ID
		.axaw	(axaw	),		//	parameter	axaw	= 32		,	//	Address
		.axdw	(axdw	),		//	parameter	axdw	= 64		,	//	Data
		.axmw	(axmw	),		//	parameter	axmw	= axdw/8	,	//	Mask
		.axlw	(axlw	),		//	parameter	axlw	= 4			,	//	Length
		.axsw	(axsw	),		//	parameter	axsw	= 3			,	//	Size
		.axrw	(axrw	),		//	parameter	axrw	= 2			,	//	Response
		//	AXI master (static)
		.axbw	(axbw	),		//	parameter	axbw	= 2			,	//	Burst
		.axcw	(axcw	),		//	parameter	axcw	= 4			,	//	Cache
		.axpw	(axpw	),		//	parameter	axpw	= 3			,	//	Prot
		.axkw	(axkw	),		//	parameter	axkw	= 2			,	//	Lock
		.axqw	(axqw	),		//	parameter	axqw	= 4			,	//	QoS
		//	APB Slave
		.apaw	(apaw	),		//	parameter	apaw	= 32		,	//	Address
		.apdw	(apdw	),		//	parameter	apdw	= 32		,	//	Data
		//	misc
		.Xsymb	(Xsymb	)		//	parameter	Xsymb	= 1'bX			//	invalid Symbol
	)
	filler
	(
		//	==============================================
		//	common
		.a_reset		(a_reset	),		//	input	wire				a_reset		,	//	reset
		.c_clock		(c_clock	),		//	input	wire				c_clock		,	//	clock
		.c_reset		(c_reset	),		//	input	wire				c_reset		,	//	reset
		//	==============================================
		//	Address Write
		.axi_awready	(axi_hp_awready	),		//	input	wire				axi_awready	,	//	
		.axi_awvalid	(axi_hp_awvalid	),		//	output	wire				axi_awvalid	,	//	
		.axi_awid		(axi_hp_awid	),		//	output	wire	[axiw-1:0]	axi_awid	,	//	
		.axi_awaddr		(axi_hp_awaddr	),		//	output	wire	[axaw-1:0]	axi_awaddr	,	//	
		.axi_awlen		(axi_hp_awlen	),		//	output	wire	[axlw-1:0]	axi_awlen	,	//	
		.axi_awsize		(axi_hp_awsize	),		//	output	wire	[axsw-1:0]	axi_awsize	,	//	
		.axi_awburst	(axi_hp_awburst	),		//	output	wire	[axbw-1:0]	axi_awburst	,	//	static
		.axi_awcache	(axi_hp_awcache	),		//	output	wire	[axcw-1:0]	axi_awcache	,	//	static
		.axi_awprot		(axi_hp_awprot	),		//	output	wire	[axpw-1:0]	axi_awprot	,	//	static
		.axi_awlock		(axi_hp_awlock	),		//	output	wire	[axkw-1:0]	axi_awlock	,	//	static
		.axi_awqos		(axi_hp_awqos	),		//	output	wire	[axqw-1:0]	axi_awqos	,	//	static
		//	Write Data
		.axi_wready		(axi_hp_wready	),		//	input	wire				axi_wready	,	//	
		.axi_wvalid		(axi_hp_wvalid	),		//	output	wire				axi_wvalid	,	//	
		.axi_wlast		(axi_hp_wlast	),		//	output	wire				axi_wlast	,	//	
		.axi_wid		(axi_hp_wid		),		//	output	wire	[axiw-1:0]	axi_wid		,	//	
		.axi_wdata		(axi_hp_wdata	),		//	output	wire	[axdw-1:0]	axi_wdata	,	//	
		.axi_wstrb		(axi_hp_wstrb	),		//	output	wire	[axmw-1:0]	axi_wstrb	,	//	
		//	Write Response
		.axi_bready		(axi_hp_bready	),		//	output	wire				axi_bready	,	//	
		.axi_bvalid		(axi_hp_bvalid	),		//	input	wire				axi_bvalid	,	//	
		.axi_bid		(axi_hp_bid		),		//	input	wire	[axiw-1:0]	axi_bid		,	//	
		.axi_bresp		(axi_hp_bresp	),		//	input	wire	[axrw-1:0]	axi_bresp	,	//	
		//	==============================================
		//	APB
		.apb_pclk		(apb_pclk		),		//	input	wire				apb_pclk	,	//	clock
		.apb_presetn	(apb_presetn	),		//	input	wire				apb_presetn	,	//	reset_n
		.apb_paddr		(apb_paddr		),		//	input	wire	[apaw-1:0]	apb_paddr	,	//	address
		.apb_psel		(apb_psel	[2]	),		//	input	wire				apb_psel	,	//	select
		.apb_penable	(apb_penable	),		//	input	wire				apb_penable	,	//	enalbe
		.apb_pwrite		(apb_pwrite		),		//	input	wire				apb_pwrite	,	//	write
		.apb_pwdata		(apb_pwdata		),		//	input	wire	[apdw-1:0]	apb_pwdata	,	//	data
		.apb_prdata		(apb_prdata	[2]	)		//	output	reg 	[apdw-1:0]	apb_prdata	,	//	data
	);


	////////////////////////////
	//	PS
	(* BOX_TYPE = "user_black_box" *)
	ps_module
	ps (
		//	==============================================
		//	Hard Wired
		.processing_system7_0_MIO			(MIO			),
		.processing_system7_0_PS_SRSTB_pin	(PS_SRSTB		),
		.processing_system7_0_PS_CLK_pin	(PS_CLK			),
		.processing_system7_0_PS_PORB_pin	(PS_PORB		),
		.processing_system7_0_DDR_Clk		(DDR_Clk		),
		.processing_system7_0_DDR_Clk_n		(DDR_Clk_n		),
		.processing_system7_0_DDR_CKE		(DDR_CKE		),
		.processing_system7_0_DDR_CS_n		(DDR_CS_n		),
		.processing_system7_0_DDR_RAS_n		(DDR_RAS_n		),
		.processing_system7_0_DDR_CAS_n		(DDR_CAS_n		),
		.processing_system7_0_DDR_WEB_pin	(DDR_WEB		),
		.processing_system7_0_DDR_BankAddr	(DDR_BankAddr	),
		.processing_system7_0_DDR_Addr		(DDR_Addr		),
		.processing_system7_0_DDR_ODT		(DDR_ODT		),
		.processing_system7_0_DDR_DRSTB		(DDR_DRSTB		),
		.processing_system7_0_DDR_DQ		(DDR_DQ			),
		.processing_system7_0_DDR_DM		(DDR_DM			),
		.processing_system7_0_DDR_DQS		(DDR_DQS		),
		.processing_system7_0_DDR_DQS_n		(DDR_DQS_n		),
		.processing_system7_0_DDR_VRN		(DDR_VRN		),
		.processing_system7_0_DDR_VRP		(DDR_VRP		),
		//	==============================================
		//	EMIO
		.processing_system7_0_GPIO_I_pin	(EMIO_GPIO_I	),
		.processing_system7_0_GPIO_O_pin	(EMIO_GPIO_O	),
		.processing_system7_0_GPIO_T_pin	(EMIO_GPIO_T	),
		//	==============================================
		//	Clock
		.processing_system7_0_FCLK_CLK0_pin	(FCLK_CLK0		),
		.processing_system7_0_FCLK_CLK1_pin	(FCLK_CLK1		),
		.processing_system7_0_FCLK_CLK2_pin	(FCLK_CLK2		),
		.processing_system7_0_FCLK_CLK3_pin	(FCLK_CLK3		),
		//	==============================================
		//	APB
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PCLK_pin	(apb_pclk		),
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PRESETN_pin	(apb_presetn	),
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PADDR_pin	(apb_paddr		),
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PSEL_pin	(apb_psel		),
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PENABLE_pin	(apb_penable	),
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PWRITE_pin	(apb_pwrite		),
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PWDATA_pin	(apb_pwdata		),
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PREADY_pin	(apb_pready		),
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA_pin	(apb_prdata[0]	),
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA2_pin	(apb_prdata[1]	),
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA3_pin	(apb_prdata[2]	),
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA4_pin	(apb_prdata[3]	),
		.axi_apb_bridge_0_M_APB_PSLVERR_pin	(apb_pslverr	),
		//	==============================================
		//	AXI HP0
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARREADY_pin	(axi_hp_arready	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWREADY_pin	(axi_hp_awready	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_BVALID_pin	(axi_hp_bvalid	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_RLAST_pin	(axi_hp_rlast	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_RVALID_pin	(axi_hp_rvalid	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_WREADY_pin	(axi_hp_wready	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_BRESP_pin	(axi_hp_bresp	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_RRESP_pin	(axi_hp_rresp	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_BID_pin		(axi_hp_bid		),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_RID_pin		(axi_hp_rid		),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_RDATA_pin	(axi_hp_rdata	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_ACLK_pin	(axi_hp_aclk	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARVALID_pin	(axi_hp_arvalid	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWVALID_pin	(axi_hp_awvalid	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_BREADY_pin	(axi_hp_bready	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_RREADY_pin	(axi_hp_rready	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_WLAST_pin	(axi_hp_wlast	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_WVALID_pin	(axi_hp_wvalid	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARBURST_pin	(axi_hp_arburst	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARLOCK_pin	(axi_hp_arlock	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARSIZE_pin	(axi_hp_arsize	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWBURST_pin	(axi_hp_awburst	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWLOCK_pin	(axi_hp_awlock	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWSIZE_pin	(axi_hp_awsize	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARPROT_pin	(axi_hp_arprot	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWPROT_pin	(axi_hp_awprot	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARADDR_pin	(axi_hp_araddr	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWADDR_pin	(axi_hp_awaddr	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARCACHE_pin	(axi_hp_arcache	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARLEN_pin	(axi_hp_arlen	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARQOS_pin	(axi_hp_arqos	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWCACHE_pin	(axi_hp_awcache	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWLEN_pin	(axi_hp_awlen	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWQOS_pin	(axi_hp_awqos	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARID_pin	(axi_hp_arid	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWID_pin	(axi_hp_awid	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_WID_pin		(axi_hp_wid		),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_WDATA_pin	(axi_hp_wdata	),
		.processing_system7_0_S_AXI_HP0_WSTRB_pin	(axi_hp_wstrb	)
	);

endmodule
//
//**************************************************************************************************

`default_nettype wire

こう見ると長いですが、ほとんど同じ名前の信号をつなぐだけになってます。SystemVerilogのInterface記述やQsys、XPSといったツールが出てきたのもわかりますね。手で書いてたら無駄ですもん。コピペとマクロでやってても面倒くさい。（記述が無駄に冗長なのは半自動的だからです。）

DMA本体やVGAインターフェースもそのうち公開すると思いますが、複数のモジュールに別れてるので結構面倒くさい。どういう公開方法が楽かな？バージョン管理にgit使ってるのでそのままgithubとかに上げるのが良いのかな？ライセンスとかどうするのが良いんでしょ…オープンソースなハードウェアのライセンスってGPLとかCCとかで良いのかな？

モジュールに別れてますが、意外に小さいと思います。
VGA DMA：約270行
AXI Read シーケンサー：約240行
メモリフィル・DMA：約330行
AXI Write シーケンサー：約340行
VGAインターフェース：約280行
その他100～150行ぐらいの細かいファイルが5～6個
という構成。機能削ればこの程度です。

VGAのピン配置をZedBoardのマスターucfから持ってきて、コンパイルします。Sliceの使用率は6％程度。（そのうち約半分はXilinxのAPB関連のIP。しかもその中でまた新たにCritical Warning出てるしｗ。）
できあがったbitストリームを差し替えてBOOT.BINを作成。他のLinux関連のファイルはそのままです。立ち上げてもなにも変わりません。Linuxにはペリフェラル増えたとか通知してませんし。

PC側でSDKを立ち上げて、Linuxアプリを作成します。

（相変わらずエラーチェック無しのいい加減プログラム…）
#include ＜stdio.h＞
#include ＜stdlib.h＞
#include ＜unistd.h＞
#include ＜fcntl.h＞
#include ＜sys/mman.h＞

typedef unsigned int uint32;
typedef unsigned short uint16;

const uint32 param[] = {1280, 1360, 1496, 1712, 960, 961, 964, 994};　タイミング

inline void putPixel(uint16 *fb, int x, int y, uint16 c)
{
	fb[y*param[0]+x] = c;　直接書き込みとか
}
…
#define MAP_SIZE 4096UL　レジスタ空間のサイズ
#define FB_SIZE 1024UL*1024UL*(512-128)　Linuxが取った128MB以外全部
…
main()
/dev/mem開いて直接アドレスでマッピング
    fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);
    uint32 *voif = mmap(0, MAP_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0x72800000);　VGA I/F
    uint32 *vdma = mmap(0, MAP_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0x60A00000);　VGA DMA
    uint32 *fill = mmap(0, MAP_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0x60A20000);　Filler
    uint16 *fb   = mmap(0,  FB_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0x08000000);　フレームバッファー
    close(fd);

    vdma[4] = 0x08000000;　ベースアドレス＝128MB
    vdma[5] = width*height*2;　転送サイズ=画像サイズ

    voif[0x08] = param[0];
    voif[0x09] = param[1];
    voif[0x0a] = param[2];
    voif[0x0b] = param[3];
    voif[0x0c] = param[4];
    voif[0x0d] = param[5];
    voif[0x0e] = param[6];
    voif[0x0f] = param[7];　パラメータ設定

    vdma[1] = 0x00000001;　DMAスタート
    voif[0] = 0x0000000b;　VGAスタート

    fill[4] = 0x08000000;　128MB先頭から
    fill[5] = 384*1024*1024;　384MB一気書き込みとか
    fill[1] = 0x00000001;
    fill[1] = 0x00000000;

線引いたり円描いたり
    line(fb, width-1, 0, 0, height-1, 0xffff);
    circle(fb, width/2, height/2,  100, 0xffff);

最後に開放
    munmap(voif, MAP_SIZE);
    munmap(vdma, MAP_SIZE);
    munmap(fill, MAP_SIZE);
    munmap(fb  ,  FB_SIZE);

レジスタ構成とかはまた今度として、こんな感じでプログラム作ってLinuxに転送し実行すると画面に画が出てきます。

Fill DMAがカウンター値を書き込んでるので、格子状のベタ画像になります。Linuxは動作し続けてるので、Fill DMAが書き込んだのはLinux管理外の領域となってるようです。Fill DMAの先頭アドレスを0x0000_0000とかにしてLinuxが管理してるはずのメモリ領域に書き込ませると、ちゃんと暴走します。VGA DMAの先頭アドレスをLinuxの領域にしてなにか操作すると画像が変わるのがわかります。
Linuxのどこかの管理領域。
Linuxでも絶対アドレスを指定したポインタによるアクセスって意外と簡単にできるんですね。知らんかったです。デバイスドライバとか書かなくて済むのでデバッグ時は楽です。デバイスドライバ書くとかpcore形式にしてXPSに登録するとか、これがうれしいのは繰り返し使うときで、一回しか使わないときは手間なんですよね。

これでまずはメモリを分けてLinuxの管理領域外のメモリを用意し、FPGAから直接操作する基本的な構成ができました。CPUのキャッシュとの関連とか帯域制御とかまだ色々ありそうですが、必要最低限は用意できたと思います。多分他のプラットフォーム（MBとかNiosIIとか）でも同じ方法で行けるはずです。
Linuxが使えるメモリが減ってしまい、自由度が下がるのが問題ですが、LinuxのページングモデルにFPGAロジックを摺り合わせるよりは楽だと思います。

ZedBoard Linux (5)

Linux管理外のメモリ空間がホントに思ったとおりになってるのか、FPGAから読み書きしてみます。

接続方法ですが、諸事情(笑)によりAXI3。
…はじめの頃はAXI4ににしてpcore形式で登録したりもしてたのですが、最近はハードマクロのAXI-HP0～3を直接外に出してそこにつなぐパターンが多くなってます。作る時に毎回XPS立ち上げてうんたらかんたらやるのが面倒に感じてしまい、まずはAXIを外に出してXPSの作業はおしまい、後は外で作成、って感じです。この場合、ハードマクロのインターフェースは、AXI4ではなくAXI3＋QoSです。pcore形式でつなぐ場合はAXI4～AXI3変換が自動的に追加されてます。
AlteraのSOPC Builder、Qsysでは面倒に感じず、そのまま作業することが多いんですよね。なにかセンスが違うんでしょう。ARMの付いたSoCシリーズは使ったこと無いのでわかりませんが…VivadoのIPインテグレーターがどうかもまだ試していません。

ということで、FPGA側のAXIマスターはAXI3になります。スレーブはレジスタの読み書きぐらいしかしないので、AXI～APBブリッジのIPを使ってしまいます。手抜き手抜き。
ちなみにAXIの3と4の違いは中の情報（パケット、プロトコル）の違いであって、タイミングは変わりません（依存関係に追加規定はあります）。簡単なAXIマスターモジュールで関係するのはバースト長（AXI3：4bit：最大16回、AXI4：8bit：最大256回）ぐらいじゃないですかね？

XPSの作業。まずはAXI-APBブリッジを追加します。

APBのスレーブ本数は適当に4本。
自動的にアドレスが割り当てられ、外部にポートが出ます。



PSセッティングの画面からHigh Performance AXIをクリックし、設定画面からS_AXI_HP0を有効に。

最初はどこにも接続されてないので、Portタブから「S_AXI_HP0」を「Make Ports External」にします。

「S_AXI_HP0」が直接外部ポートに出てきます。

※「S_AXI_HP0_ACLK」が入力な点に注意。AXI_HPはFIFOになっていて、クロックを自由に設定できます。他のAXIもクロックブリッジが付いてます。

こうしてできた_stub.vがこちら。

//-----------------------------------------------------------------------------
// ps_module_stub.v
//-----------------------------------------------------------------------------

module ps_module_stub
  (
    processing_system7_0_MIO,
    processing_system7_0_PS_SRSTB_pin,
    processing_system7_0_PS_CLK_pin,
    processing_system7_0_PS_PORB_pin,
    processing_system7_0_DDR_Clk,
    processing_system7_0_DDR_Clk_n,
    processing_system7_0_DDR_CKE,
    processing_system7_0_DDR_CS_n,
    processing_system7_0_DDR_RAS_n,
    processing_system7_0_DDR_CAS_n,
    processing_system7_0_DDR_WEB_pin,
    processing_system7_0_DDR_BankAddr,
    processing_system7_0_DDR_Addr,
    processing_system7_0_DDR_ODT,
    processing_system7_0_DDR_DRSTB,
    processing_system7_0_DDR_DQ,
    processing_system7_0_DDR_DM,
    processing_system7_0_DDR_DQS,
    processing_system7_0_DDR_DQS_n,
    processing_system7_0_DDR_VRN,
    processing_system7_0_DDR_VRP,
    processing_system7_0_GPIO_I_pin,
    processing_system7_0_GPIO_O_pin,
    processing_system7_0_GPIO_T_pin,
    processing_system7_0_FCLK_CLK0_pin,
    processing_system7_0_FCLK_CLK1_pin,
    processing_system7_0_FCLK_CLK2_pin,
    processing_system7_0_FCLK_CLK3_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PCLK_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PRESETN_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PADDR_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PSEL_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PENABLE_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PWRITE_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PWDATA_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PREADY_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA2_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA3_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA4_pin,
    axi_apb_bridge_0_M_APB_PSLVERR_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARREADY_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWREADY_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_BVALID_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_RLAST_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_RVALID_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_WREADY_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_BRESP_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_RRESP_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_BID_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_RID_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_RDATA_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_ACLK_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARVALID_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWVALID_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_BREADY_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_RREADY_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_WLAST_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_WVALID_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARBURST_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARLOCK_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARSIZE_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWBURST_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWLOCK_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWSIZE_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARPROT_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWPROT_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARADDR_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWADDR_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARCACHE_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARLEN_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARQOS_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWCACHE_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWLEN_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWQOS_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARID_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWID_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_WID_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_WDATA_pin,
    processing_system7_0_S_AXI_HP0_WSTRB_pin
  );
  inout [53:0] processing_system7_0_MIO;
  input processing_system7_0_PS_SRSTB_pin;
  input processing_system7_0_PS_CLK_pin;
  input processing_system7_0_PS_PORB_pin;
  inout processing_system7_0_DDR_Clk;
  inout processing_system7_0_DDR_Clk_n;
  inout processing_system7_0_DDR_CKE;
  inout processing_system7_0_DDR_CS_n;
  inout processing_system7_0_DDR_RAS_n;
  inout processing_system7_0_DDR_CAS_n;
  output processing_system7_0_DDR_WEB_pin;
  inout [2:0] processing_system7_0_DDR_BankAddr;
  inout [14:0] processing_system7_0_DDR_Addr;
  inout processing_system7_0_DDR_ODT;
  inout processing_system7_0_DDR_DRSTB;
  inout [31:0] processing_system7_0_DDR_DQ;
  inout [3:0] processing_system7_0_DDR_DM;
  inout [3:0] processing_system7_0_DDR_DQS;
  inout [3:0] processing_system7_0_DDR_DQS_n;
  inout processing_system7_0_DDR_VRN;
  inout processing_system7_0_DDR_VRP;
  input [63:0] processing_system7_0_GPIO_I_pin;
  output [63:0] processing_system7_0_GPIO_O_pin;
  output [63:0] processing_system7_0_GPIO_T_pin;
  output processing_system7_0_FCLK_CLK0_pin;
  output processing_system7_0_FCLK_CLK1_pin;
  output processing_system7_0_FCLK_CLK2_pin;
  output processing_system7_0_FCLK_CLK3_pin;
  output axi_apb_bridge_0_M_APB_PCLK_pin;
  output axi_apb_bridge_0_M_APB_PRESETN_pin;
  output [31:0] axi_apb_bridge_0_M_APB_PADDR_pin;
  output [3:0] axi_apb_bridge_0_M_APB_PSEL_pin;
  output axi_apb_bridge_0_M_APB_PENABLE_pin;
  output axi_apb_bridge_0_M_APB_PWRITE_pin;
  output [31:0] axi_apb_bridge_0_M_APB_PWDATA_pin;
  input [3:0] axi_apb_bridge_0_M_APB_PREADY_pin;
  input [31:0] axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA_pin;
  input [31:0] axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA2_pin;
  input [31:0] axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA3_pin;
  input [31:0] axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA4_pin;
  input [3:0] axi_apb_bridge_0_M_APB_PSLVERR_pin;
  output processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARREADY_pin;
  output processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWREADY_pin;
  output processing_system7_0_S_AXI_HP0_BVALID_pin;
  output processing_system7_0_S_AXI_HP0_RLAST_pin;
  output processing_system7_0_S_AXI_HP0_RVALID_pin;
  output processing_system7_0_S_AXI_HP0_WREADY_pin;
  output [1:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_BRESP_pin;
  output [1:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_RRESP_pin;
  output [5:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_BID_pin;
  output [5:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_RID_pin;
  output [63:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_RDATA_pin;
  input processing_system7_0_S_AXI_HP0_ACLK_pin;
  input processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARVALID_pin;
  input processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWVALID_pin;
  input processing_system7_0_S_AXI_HP0_BREADY_pin;
  input processing_system7_0_S_AXI_HP0_RREADY_pin;
  input processing_system7_0_S_AXI_HP0_WLAST_pin;
  input processing_system7_0_S_AXI_HP0_WVALID_pin;
  input [1:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARBURST_pin;
  input [1:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARLOCK_pin;
  input [2:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARSIZE_pin;
  input [1:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWBURST_pin;
  input [1:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWLOCK_pin;
  input [2:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWSIZE_pin;
  input [2:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARPROT_pin;
  input [2:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWPROT_pin;
  input [31:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARADDR_pin;
  input [31:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWADDR_pin;
  input [3:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARCACHE_pin;
  input [3:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARLEN_pin;
  input [3:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARQOS_pin;
  input [3:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWCACHE_pin;
  input [3:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWLEN_pin;
  input [3:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWQOS_pin;
  input [5:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARID_pin;
  input [5:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWID_pin;
  input [5:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_WID_pin;
  input [63:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_WDATA_pin;
  input [7:0] processing_system7_0_S_AXI_HP0_WSTRB_pin;

  (* BOX_TYPE = "user_black_box" *)
  ps_module
    ps_module_i (
      .processing_system7_0_MIO ( processing_system7_0_MIO ),
      .processing_system7_0_PS_SRSTB_pin ( processing_system7_0_PS_SRSTB_pin ),
      .processing_system7_0_PS_CLK_pin ( processing_system7_0_PS_CLK_pin ),
      .processing_system7_0_PS_PORB_pin ( processing_system7_0_PS_PORB_pin ),
      .processing_system7_0_DDR_Clk ( processing_system7_0_DDR_Clk ),
      .processing_system7_0_DDR_Clk_n ( processing_system7_0_DDR_Clk_n ),
      .processing_system7_0_DDR_CKE ( processing_system7_0_DDR_CKE ),
      .processing_system7_0_DDR_CS_n ( processing_system7_0_DDR_CS_n ),
      .processing_system7_0_DDR_RAS_n ( processing_system7_0_DDR_RAS_n ),
      .processing_system7_0_DDR_CAS_n ( processing_system7_0_DDR_CAS_n ),
      .processing_system7_0_DDR_WEB_pin ( processing_system7_0_DDR_WEB_pin ),
      .processing_system7_0_DDR_BankAddr ( processing_system7_0_DDR_BankAddr ),
      .processing_system7_0_DDR_Addr ( processing_system7_0_DDR_Addr ),
      .processing_system7_0_DDR_ODT ( processing_system7_0_DDR_ODT ),
      .processing_system7_0_DDR_DRSTB ( processing_system7_0_DDR_DRSTB ),
      .processing_system7_0_DDR_DQ ( processing_system7_0_DDR_DQ ),
      .processing_system7_0_DDR_DM ( processing_system7_0_DDR_DM ),
      .processing_system7_0_DDR_DQS ( processing_system7_0_DDR_DQS ),
      .processing_system7_0_DDR_DQS_n ( processing_system7_0_DDR_DQS_n ),
      .processing_system7_0_DDR_VRN ( processing_system7_0_DDR_VRN ),
      .processing_system7_0_DDR_VRP ( processing_system7_0_DDR_VRP ),
      .processing_system7_0_GPIO_I_pin ( processing_system7_0_GPIO_I_pin ),
      .processing_system7_0_GPIO_O_pin ( processing_system7_0_GPIO_O_pin ),
      .processing_system7_0_GPIO_T_pin ( processing_system7_0_GPIO_T_pin ),
      .processing_system7_0_FCLK_CLK0_pin ( processing_system7_0_FCLK_CLK0_pin ),
      .processing_system7_0_FCLK_CLK1_pin ( processing_system7_0_FCLK_CLK1_pin ),
      .processing_system7_0_FCLK_CLK2_pin ( processing_system7_0_FCLK_CLK2_pin ),
      .processing_system7_0_FCLK_CLK3_pin ( processing_system7_0_FCLK_CLK3_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PCLK_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PCLK_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PRESETN_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PRESETN_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PADDR_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PADDR_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PSEL_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PSEL_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PENABLE_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PENABLE_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PWRITE_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PWRITE_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PWDATA_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PWDATA_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PREADY_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PREADY_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA2_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA2_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA3_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA3_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA4_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PRDATA4_pin ),
      .axi_apb_bridge_0_M_APB_PSLVERR_pin ( axi_apb_bridge_0_M_APB_PSLVERR_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARREADY_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARREADY_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWREADY_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWREADY_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_BVALID_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_BVALID_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_RLAST_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_RLAST_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_RVALID_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_RVALID_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_WREADY_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_WREADY_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_BRESP_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_BRESP_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_RRESP_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_RRESP_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_BID_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_BID_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_RID_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_RID_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_RDATA_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_RDATA_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_ACLK_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_ACLK_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARVALID_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARVALID_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWVALID_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWVALID_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_BREADY_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_BREADY_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_RREADY_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_RREADY_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_WLAST_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_WLAST_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_WVALID_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_WVALID_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARBURST_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARBURST_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARLOCK_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARLOCK_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARSIZE_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARSIZE_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWBURST_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWBURST_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWLOCK_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWLOCK_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWSIZE_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWSIZE_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARPROT_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARPROT_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWPROT_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWPROT_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARADDR_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARADDR_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWADDR_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWADDR_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARCACHE_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARCACHE_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARLEN_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARLEN_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARQOS_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARQOS_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWCACHE_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWCACHE_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWLEN_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWLEN_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWQOS_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWQOS_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARID_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_ARID_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWID_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_AWID_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_WID_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_WID_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_WDATA_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_WDATA_pin ),
      .processing_system7_0_S_AXI_HP0_WSTRB_pin ( processing_system7_0_S_AXI_HP0_WSTRB_pin )
    );
endmodule 

一気に信号が増えましたが、「axi_apb_bridge_0_M_APB」がAPB関連、「processing_system7_0_S_AXI_HP0」がAXI_HP関連です。基本一対一でつなぐだけなので、私はエディタのコピペと置換とマクロで半自動的につないでます。ところで、自動的にできるんならツールに任せようよ、ってできたツールがSOPC Builder、Qsys、XPSなどです。

XPSの作業は終了。後は普通にロジック作るだけです。

ZedBoard Linux (4)

ちょっと空きましたが、続き。
ZynqのFPGA部分が空っぽになったところで、改めて使い方を考えてみます。

私がZynqを使うときは大体、
・DDRメモリに直接のデータを出し入れするペリフェラルを作る。画像とかパケットとか音声とか色々。
・CPUはその管理。ちょっとデータ処理も行う。
というパターンがほとんどです。

一方、LinuxなどOSを使いたい理由は
・ネットワークアプリが作りやすい
・リモート管理がやりたい
・ファイルシステムが便利
などなどで、実はデータ処理にはあまり関連しません。

FPGA側のメモリの使い方を見てると、いったん確保したら電源切るまで二度と開放しない事もあります。Linuxのダイナミックなメモリ管理の機能はFPGAのロジックには必要なかったりします。逆に複雑なメモリ管理機構は邪魔になりかねません。
※PCのGPGPUでも似た問題が起きますよね。こちらはがんばってGPUがCPUのメモリ空間に合わせようとしています。コヒーレンシーの採れた共通アドレス空間が使えるようなシステムに向かってる感じでしょうか。

そう考えると、DDRメモリはできるだけFPGA側に開放して、Linuxはできるだけ小さくまとまってくれてた方が便利です。物理的に別のメモリになってくれてるとより良いんですけどね。terasicのSoCKitはHPSとFPGA個別にDDRメモリが付いてて良さげです。
解放されたメモリ領域はLinuxの管理外領域として、単なるI/Oとして認識してくれればOKです。FPGAを使うときはLinuxは主役ではありません。※Linuxが主役なら多分FPGA内部のCPUは使いません。
例えば、ZedBoardのZynqが管理している512MBのメモリのうち、384MBを確保してDMAが使える連続空間にマップする、しかも電源切るまで確保しっぱなし、なんて使い方なら、最初からLinuxが使う空間を下位128MBに切っておいて、残りは管理外とした方がスマートだと思います。

それをやるオプションは…devicetreeにあるbootargsだけで良いのかな？

bootargs = "mem=128M console=ttyPS0,115200 root=/dev/ram rw initrd=0x800000,8M earlyprintk rootwait devtmpfs.mount=1";

「mem=128M」が追加オプション。…え？ホント？これだけで良いの？

ps7_ddr_0: memory@0 {
	device_type = "memory";
	reg = < 0x0 0x20000000 >;
};

それともこっち？

とりあえず「mem=128M」だけつけて、なんか騙されてるような気分のままブート。

[    0.000000] Kernel command line: mem=128M console=ttyPS0,115200 root=/dev/ram rw initrd=0x800000,8M earlyprintk rootwait devtmpfs.mount=1
[    0.000000] PID hash table entries: 512 (order: -1, 2048 bytes)
[    0.000000] Dentry cache hash table entries: 16384 (order: 4, 65536 bytes)
[    0.000000] Inode-cache hash table entries: 8192 (order: 3, 32768 bytes)
[    0.000000] Memory: 128MB = 128MB total
[    0.000000] Memory: 116588k/116588k available, 14484k reserved, 0K highmem
…
zynq> cat /proc/meminfo
MemTotal:         124928 kB
MemFree:          105980 kB
Buffers:             284 kB
Cached:             3496 kB
SwapCached:            0 kB
Active:             2720 kB
Inactive:           2388 kB
Active(anon):       1336 kB
Inactive(anon):       56 kB
Active(file):       1384 kB
Inactive(file):     2332 kB
Unevictable:           0 kB
Mlocked:               0 kB
HighTotal:             0 kB
HighFree:              0 kB
LowTotal:         124928 kB
LowFree:          105980 kB
SwapTotal:             0 kB
SwapFree:              0 kB
Dirty:                 0 kB
Writeback:             0 kB
AnonPages:          1344 kB
Mapped:             1344 kB
Shmem:                64 kB
Slab:               4236 kB
SReclaimable:       1912 kB
SUnreclaim:         2324 kB
KernelStack:         336 kB
PageTables:          204 kB
NFS_Unstable:          0 kB
Bounce:                0 kB
WritebackTmp:          0 kB
CommitLimit:       62464 kB
Committed_AS:       4812 kB
VmallocTotal:     860160 kB
VmallocUsed:         376 kB
VmallocChunk:     777856 kB

なったっぽい。
…ホントか？これで残りの384MBは管理外のメモリとしてDMAとかで荒らしちゃっても良いのか？

なんかすごく不安なので、確認用のハードウェアをつないでみたいと思います。