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本文為明德?lián)P原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！

很多朋友在學(xué)習(xí)FPGA的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)模塊劃分很令人頭大，今天我就通過(guò)明德?lián)P溫度檢測(cè)工程來(lái)與大家分享一下本人的劃分思路。

明德?lián)P溫度檢測(cè)工程是基于FPGA的一個(gè)實(shí)用項(xiàng)目，可以在明德?lián)P的MP801開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。本工程功能雖小，但基本上涉及了FPGA的常見(jiàn)功能，如接口傳輸、指令解析、外設(shè)的控制等，是比較好的入門工程。

一、模塊劃分要點(diǎn)總結(jié)

1、列出項(xiàng)目的功能要求（客戶提出的產(chǎn)品功能要求）

2、畫出硬件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖（添加外設(shè)）

3、框圖中每個(gè)外圍接口都對(duì)應(yīng)有一個(gè)接口轉(zhuǎn)換模塊

接口轉(zhuǎn)換模塊的作用是將外圍器件的接口時(shí)序轉(zhuǎn)為通用的接口時(shí)序，或者將通用接口時(shí)序轉(zhuǎn)換為外圍器件接口時(shí)序，這樣使得FPGA內(nèi)部其他模塊不用再關(guān)心外圍接口的時(shí)序了。

MDY規(guī)范通用接口時(shí)序：

l data以及對(duì)應(yīng)的vld，傳輸單個(gè)數(shù)據(jù)格式

l MDY的包文格式，din，vld，SOP，EOP，MTY，ERR

l wren，waddr，wdata；rden，raddr，rdata，rdata_vld

4、考慮是否涉及指令系統(tǒng)（操作碼+數(shù)據(jù)格式）

上位機(jī)，例如PC，ARM，DSP或者其他的器件，只涉及到一個(gè)接口，但是卻有很多指令或者命令功能要發(fā)送，因此就需要一個(gè)指令系統(tǒng)。

指令系統(tǒng)一定會(huì)涉及到命令、地址和數(shù)據(jù)。這種情況，肯定會(huì)有一個(gè)“寄存器解析模塊”，根據(jù)命令、地址和數(shù)據(jù)，改變相應(yīng)的寄存器的值。

5、考慮外圍器件是否涉及寄存器配置

項(xiàng)目中有某些外設(shè)，上電工作前需要進(jìn)行配置才能按要求工作。因此需要對(duì)外設(shè)內(nèi)部寄存器進(jìn)行讀寫，這一流程是通過(guò)FPGA來(lái)進(jìn)行配置。

遇到這個(gè)情況，使用MDY推薦的模塊寄存器配置結(jié)構(gòu)：

寄存器配置表模塊+寄存器讀寫配置模塊+外設(shè)配置接口時(shí)序轉(zhuǎn)換模塊

6、根據(jù)實(shí)際情況，增加、補(bǔ)充或者拆分，優(yōu)化對(duì)應(yīng)模塊，隨時(shí)調(diào)整

原則：根據(jù)接口信號(hào)，看模塊間是否方便對(duì)接。接口就決定了模塊功能。所以在這一層的調(diào)整，一定要清楚接口的定義。

7、考慮是否涉及多路進(jìn)一路出，要用FIFO

調(diào)度FIFO要考慮自身帶寬能否滿足多路一起突發(fā)發(fā)送時(shí)的數(shù)據(jù)量情況。如果帶寬不滿足，就要要輸出給上游模塊RDY信號(hào)。此時(shí)RDY信號(hào)有效取決于自己設(shè)置FIFO的Almost Full信號(hào)。如果帶寬滿足則不必設(shè)RDY信號(hào)。

8、考慮是否涉及到速率匹配問(wèn)題，要加上RDY信號(hào)或者FIFO

首先考慮與外圍器件通信的接口上是否需要rdy信號(hào)（FPGA內(nèi)部運(yùn)行頻率往往與設(shè)接口速率不一致），然后考慮FPGA內(nèi)部模塊間數(shù)據(jù)帶寬是否不一致，有等一等的情況。

二、溫度檢測(cè)案例分析

接下來(lái)根據(jù)上面的總結(jié)的要點(diǎn)，通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目案例來(lái)分析一下FPGA內(nèi)部功能模塊是怎樣劃分的。這里我們選取已經(jīng)做過(guò)的溫度檢測(cè)項(xiàng)目，接下來(lái)按照上面總結(jié)的模塊劃分步驟，一步步完成模塊初步劃分！

1.列出項(xiàng)目的功能要求

本項(xiàng)目功能要求：上位機(jī)通過(guò)發(fā)送一系列不同命令給FPGA，F(xiàn)PGA接收到指令后執(zhí)行各個(gè)指令對(duì)應(yīng)的操作。同時(shí)將DS18B20采集到的溫度值實(shí)時(shí)在數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示出來(lái)并傳給上位機(jī)。要求上位機(jī)可以發(fā)送命令設(shè)置報(bào)警溫度上限和下限值。當(dāng)溫度值超過(guò)溫度上限或者下限，蜂鳴器就開(kāi)始鳴響。可以發(fā)送命令關(guān)閉或打開(kāi)數(shù)碼管顯示。

功能分析：

a) 上位機(jī)發(fā)送命令給FPGA（開(kāi)關(guān)數(shù)碼管顯示、開(kāi)關(guān)蜂鳴器、復(fù)位溫度傳感器、開(kāi)啟溫度轉(zhuǎn)換，讀轉(zhuǎn)換后溫度值、設(shè)置報(bào)警溫度上限下限值）；

b) 讀寫DS18B20；

c) 數(shù)碼管顯示；

d) 數(shù)碼管顯示開(kāi)關(guān)控制；

e) 計(jì)算溫度值；

f) 將計(jì)算后的溫度值發(fā)送給上位機(jī)；

g) 設(shè)置溫度上限、下限；

h) 蜂鳴器開(kāi)關(guān)控制。

2.畫出硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

根據(jù)步驟1總結(jié)出的功能要求，找到除FPGA外需要哪些外圍器件。

外圍器件總共需要四個(gè)：