ZYN使用bram IP核读不出数据

Question

我使用bram进行PS端和PL端通信，PS端通过axi_bram_ctrl连接bram ip核，bram配置成真双端，bram_en和bram_addr都给了信号，但是无论怎么测怎么调bram读口dout都是0，我每个接口都对齐了，时钟也统一采用PS端提供给PL端的时钟，vitis代码写地址也能对应上，在memory monitor中能看到对应地址数据，但是就是dout读不出来，困扰我一周了，请问这种情况怎么办？

Answer 1

晚上好🌙🌙🌙
本答案参考通义千问

你遇到的问题是关于 Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC 中使用 BRAM IP核（Block RAM） 时，PS端通过AXI接口读取数据失败，即 dout始终为0。虽然你已经确认了地址、时钟、信号对齐等配置，但仍然无法读出数据。这是一个非常典型的硬件与软件协同调试问题。

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✅ 问题分析

1. BRAM配置问题

• 真双端口（True Dual Port） 是指两个端口可以同时进行读写操作。
• 但在某些情况下，如果未正确设置 读写使能信号（EN） 或 写使能信号（WE），可能导致读取不到数据。
• 确保在 BRAM IP核的配置中：
  • Read Enable (RST)：是否启用？
  • Write Enable (WEN)：是否正确连接？
  • Clock Enable (CE)：是否需要？

重点：BRAM的读端口必须被使能才能读取数据！

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2. AXI接口配置问题

• AXI_BRAM_CTRL 是一个 AXI4-Lite 接口的 BRAM 控制器，用于 PS 端访问 PL 中的 BRAM。
• 需要确保：
  • AXI_BRAM_CTRL 的 地址映射 是否正确；
  • AXI_BRAM_CTRL 的 时钟 是否与 PS 端一致；
  • AXI_BRAM_CTRL 的 复位信号 是否稳定。

重点：AXI_BRAM_CTRL 必须与 PS 端的时钟同步，并且地址映射正确。

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3. Vitis 软件配置问题

• 在 Vitis 中，你需要确保：
  • 正确加载了 PL 的硬件设计（bitstream）；
  • 正确设置了 AXI_BRAM_CTRL 的地址偏移；
  • 使用 Xil_In32 或 Xil_Out32 等函数进行读写；
  • 检查是否启用了 DMA 或内存映射模式。

重点：Vitis 中的内存映射必须与硬件设计中的地址匹配，否则读写无效。

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🔧 解决方案

以下是逐步排查和解决该问题的步骤：

1. 检查 BRAM IP 核配置

• 打开 Vivado 工程，进入 BRAM IP核配置界面。
• 确认以下设置：
  • Port A and Port B 都是 True Dual Port；
  • Read Enable (RST) 和 Write Enable (WEN) 是否启用；
  • Clock Enable (CE) 是否启用；
  • Initialization File 是否正确加载了数据；
  • Memory Type 是否为 Single Port / True Dual Port。

重点：确保 BRAM 的读端口被使能（EN）！

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2. 检查 AXI_BRAM_CTRL 配置

• 确保 AXI_BRAM_CTRL 连接正确：
  • S_AXI_ACLK 连接到 PS 端提供的时钟（如 MIO 或 DDR 时钟）；
  • S_AXI_ARESETN 连接到 PS 端的复位信号；
  • BRAM_PORTA 和 BRAM_PORTB 正确连接到 BRAM 的端口；
  • 地址映射是否正确（例如：0x4000_0000 到 0x4000_0FFF）。

重点：AXI_BRAM_CTRL 必须与 PS 端时钟同步，并且地址映射正确。

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3. 检查 Vitis 软件代码

• 确保你的代码中使用的是正确的地址和寄存器访问方式：

#include "xaxi_bram_ctrl.h"

XAxibramctrl bram_inst;

int main() {
    int status;
    u32 data;

    status = XAxibramctrl_Initialize(&bram_inst, XPAR_AXI_BRAM_CTRL_0_DEVICE_ID);
    if (status != XST_SUCCESS) {
        return XST_FAILURE;
    }

    // 写入数据
    XAxibramctrl_WriteReg(bram_inst.BaseAddress, 0x00, 0x12345678);

    // 读取数据
    data = XAxibramctrl_ReadReg(bram_inst.BaseAddress, 0x00);

    // 输出结果
    xil_printf("Read Data: 0x%x\n", data);

    return 0;
}

重点：使用 XAxibramctrl_ReadReg 读取数据，而不是直接访问内存。

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4. 使用 Memory Monitor 检查

• 在 Vitis 中打开 Memory Monitor，输入 BRAM 的地址范围（如 0x40000000），查看是否有数据。
• 如果能看到数据，说明 硬件部分正常，问题可能出在软件或接口配置上。

重点：Memory Monitor 只能验证硬件是否正确加载数据，不能保证软件读取有效。

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5. 检查时序和复位

• 确保 PS 端的时钟和 BRAM 的时钟同步；
• 检查复位信号是否稳定（例如：S_AXI_ARESETN 是否拉高）；
• 如果使用的是 DDR 时钟，确保其频率与 BRAM 的时钟兼容。

重点：时序不匹配会导致数据读取失败。

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6. 尝试使用仿真工具验证

• 使用 Vivado Simulator 或 XSim 对整个系统进行仿真，观察：
  • BRAM 的读写行为；
  • AXI_BRAM_CTRL 的地址和数据流向；
  • 是否有错误信号（如 err 或 ready 信号）。

重点：仿真可以帮助定位逻辑层面的问题。

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🛠️ 示例修改代码（Vitis）

如果你使用的是自定义的 AXI 接口，可以尝试如下代码：

#include <stdio.h>
#include "xil_types.h"
#include "xil_io.h"

#define BRAM_BASEADDR 0x40000000
#define BRAM_SIZE     0x1000

void write_bram(u32 address, u32 data) {
    Xil_Out32(BRAM_BASEADDR + address, data);
}

u32 read_bram(u32 address) {
    return Xil_In32(BRAM_BASEADDR + address);
}

int main() {
    u32 value = 0x12345678;
    u32 read_value;

    // 写入数据
    write_bram(0x00, value);

    // 读取数据
    read_value = read_bram(0x00);

    printf("Written: 0x%x\n", value);
    printf("Read: 0x%x\n", read_value);

    return 0;
}

重点：使用 Xil_Out32 和 Xil_In32 直接操作内存地址，适用于简单测试。

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✅ 总结

| 问题点 | 原因 | 解决方法 | |--------|------|----------| | BRAM 读端口未使能 | EN 未连接或未启用 | 检查 BRAM IP 配置，确保读使能 | | AXI_BRAM_CTRL 配置错误 | 地址映射错误或时钟不同步 | 检查 AXI_BRAM_CTRL 的地址和时钟 | | Vitis 软件错误 | 使用错误的地址或读写方式 | 使用 XAxibramctrl_ReadReg 或 Xil_In32 | | 时序问题 | 时钟不同步或复位不稳定 | 检查时钟和复位信号 | | 仿真未验证 | 无法判断逻辑错误 | 使用 Vivado Simulator 验证逻辑 |

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如果你愿意提供具体的 Vivado 工程截图、AXI_BRAM_CTRL 配置图、Vitis 代码片段，我可以进一步帮助你定位问题。希望以上内容对你有所帮助！