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AG32mcu通过寄存器方式操作cpld

news 2025/8/4 9:50:20

从这个案例开始，需要了解AHB总线的基础知识了。如果对AHB总线不是很了解，可以自行百度再学习下。这里有个比较好的讲解：AMBA总线—AHB总线协议详解_ahb协议-CSDN博客

这里只描述用到的部分：

在AG32芯片内部，可以认为：cpu、ram、cpld、dma，这四个部分是挂在ahb总线下的。其他的外设都是挂在apb总线下的。

挂在ahb下的4部分，cpu、dma、cpld 这3个会成为master端，可能来抢占ahb总线。

在真实使用中，cpld经常被用于slave端，有点类似于“外设”，但却是挂在ahb下的。既然cpld是挂在ahb下的，那么它的接口就是要符合标准ahb访问协议的。

那么，当mcu来访问cpld的数据时，cpld就要根据这个接口来做对应的处理。

整个访问过程分为两部分：

1. mcu如何访问cpld的“寄存器”；

2. 当mcu访问时，cpld如何判别及响应；

分别描述。

1. mcu如何访问cpld

这部分很简单。

AG32在对地址编码中，cpld的地址区间设定为：0x60000000 ~ 0x7FFFFFFF

就像ram的地址区间是 0x20000000 ~ 0x20020000，flash的地址区间是0x80000000 ~ 0x800x0000 一样。

当mcu对大于0x60000000这个区间内的地址访问时，解码器会自动丢给cpld的接口。这时mcu就相当于访问了cpld的“寄存器”。

mcu是全局寻址，对这个空间的访问和对ram（0x20000000起）空间的访问是一样的方式，在C代码中，可以这样写：

读cpld：int cpRdReg = *((int *)0x60000000);

写cpld：*((int *)0x60000004) = cpWtReg;

Mcu端读写cpld，直接通过上述语句就可以了。理解和操作上都比较简单。

2. cpld如何判别及响应

这部分描述起来比较麻烦。总体是：cpld被ahb总线接口触发，并且回应要遵循ahb总线协议。

当上述mcu读写动作发生时，AHB总线会把动作拆解为读写信号，传递到analog_ip.v（新版本是user_ip.v）的接口，用户cpld程序需要响应该信号。

以下，以写动作 *((int *)0x60000004) = cpWtReg 为例，描述cpld端会发生的事情。

回顾下analog_ip.v中的接口部分：

其中slave_ahb_开头的一组信号，是cpld作为主端时用的，暂时不用理会。

Mem_ahb_开头的一组信号，是cpld作为从端使用的。

当mcu有读写操作时，mem_ahb_这组信号将发生变化。

几个信号的概述（更详细的讲解请自行百度）：

Ahb_htrans: 当前传输类型（00: IDLE、01: BUSY、10: NONSEQ、11: SEQ）
Ahb_ready：mcu读时要mcu要准备好cpld才会写
Ahb_hwrite: 要读还是要写（1为写，0为读）
Ahb_haddr[32]: 要操作的地址
Ahb_hsize：transfer的大小，以字节为单位
Ahb_hburst：批量传输
Ahb_hwdata[32]：写的数据，32位
Ahb_hreadyout：输出信号，mcu写时cpld是否准备好
Ahb_hresp：输出信号，响应信号（OK、retry、error、split）
Ahb_hrdata[32]：读的数据，32位

根据AHB时序，在一次传输中，cpld（slave端）会先拿到addr地址，读/写的标记，然后交互ready信号后，开始数据传输。

大致如下图（无等待类型的图）：

比如，mcu要读0x60000004的寄存器：

mcu端直接C语言这样调用：int cpRdReg = *((int *)0x60000004);

cpld端，可以根据以上信号做如下处理：

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//mcu的读操作响应
//mcu端用C语言：int value = *((int *)0x60000004);
reg [31:0] hrdata_reg; //定义32位的hrdata_reg
always @(posedge sys_clock) begin //clk上升沿触发
if (mem_ahb_htrans == 2'b10 && //NONSEQ状态，第一次传输
mem_ahb_hready && //master已ready，可以给数据线写入了
!mem_ahb_hwrite && //读（0 读，1 写）
mem_ahb_haddr[23:0] == 'h04) //读地址为0x60000004（cpld内部用相对偏移）。
begin
hrdata_reg <= hwdata_reg; //把另一准备好的数据给到hrdata_reg
end
end
assign mem_ahb_hrdata = hrdata_reg; //绑定hrdata_reg到读的数据线上

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以上代码，加入到analog_ip.v的module下，就可以完成cpld对mcu读动作的响应。

比如，mcu要写0x60000000的寄存器：

mcu端直接C语言这样调用：*((int *)0x60000000) = value;

cpld端，可以根据以上信号做如下处理：

----------------------------------------------

//mcu的写操作响应

//mcu端用C语言：*((int *)0x60000000) = value;

reg [0:0] isNewAction = 0;

reg [31:0] hwdata_reg; //定义32位的hwdata_reg
always @(posedge sys_clock) begin //clk上升沿触发
if (mem_ahb_htrans == 2'b10) //NONSEQ状态，第一次传输
begin
isNewAction <= 1;
end
if (mem_ahb_htrans == 2'b00 && //IDLE状态，真正开始写
isNewAction && //新动作
mem_ahb_hwrite && //写（0 读，1 写）
mem_ahb_haddr[23:0] == 'h00) //写地址为0x60000000（cpld内部用相对偏移）。
begin
hwdata_reg <= mem_ahb_hwdata; //把收到的数据给到hwdata_reg
isNewAction <= 0;
end
end

//这个过程，是把mcu写进来的数据收到hwdata_reg中

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