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<title>CSI040 控制模块 Datasheet</title>
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<div class="brand">
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<p class="brand-title">CSI040 控制模块 Datasheet</p>
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<p class="brand-meta">源文件：docs/csi040_ctrl_datasheet.md<br>生成时间：2026-07-01 15:52:40<br>离线单文件 HTML</p>
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</div>
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<nav aria-label="document toc">
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<a class="toc-l1" href="#csi040-控制模块-datasheet">CSI040 控制模块 Datasheet</a>
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<a class="toc-l2" href="#1-概述">1. 概述</a>
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<a class="toc-l2" href="#2-模块框图">2. 模块框图</a>
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<a class="toc-l2" href="#3-主要特性">3. 主要特性</a>
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<a class="toc-l2" href="#4-参数">4. 参数</a>
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<a class="toc-l3" href="#4-1-csi040-ctrl-参数">4.1 <code>csi040_ctrl</code> 参数</a>
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<a class="toc-l3" href="#4-2-max-burst-bytes-说明">4.2 <code>MAX_BURST_BYTES</code> 说明</a>
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<a class="toc-l2" href="#5-端口说明">5. 端口说明</a>
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<a class="toc-l3" href="#5-1-时钟复位">5.1 时钟复位</a>
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<a class="toc-l3" href="#5-2-bram-寄存器接口">5.2 BRAM 寄存器接口</a>
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<a class="toc-l3" href="#5-3-状态输出">5.3 状态输出</a>
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<a class="toc-l3" href="#5-4-asic-引脚">5.4 ASIC 引脚</a>
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<a class="toc-l2" href="#6-bram-寄存器映射">6. BRAM 寄存器映射</a>
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<a class="toc-l2" href="#7-寄存器位定义">7. 寄存器位定义</a>
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<a class="toc-l3" href="#7-1-status-寄存器">7.1 <code>STATUS</code> 寄存器</a>
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<a class="toc-l3" href="#7-2-spi-ctrl-寄存器">7.2 <code>SPI_CTRL</code> 寄存器</a>
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<a class="toc-l3" href="#7-3-pin-ctrl-寄存器">7.3 <code>PIN_CTRL</code> 寄存器</a>
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<a class="toc-l3" href="#7-4-seq-cmd-寄存器">7.4 <code>SEQ_CMD</code> 寄存器</a>
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<a class="toc-l2" href="#8-命令行为">8. 命令行为</a>
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<a class="toc-l3" href="#8-1-control">8.1 <code>CONTROL</code></a>
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<a class="toc-l3" href="#8-2-ch-enable">8.2 <code>CH_ENABLE</code></a>
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<a class="toc-l3" href="#8-3-通道参数写">8.3 通道参数写</a>
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<a class="toc-l3" href="#8-4-direct-spi">8.4 Direct SPI</a>
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<a class="toc-l2" href="#9-spi-时序规格">9. SPI 时序规格</a>
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<a class="toc-l3" href="#9-1-sck-频率">9.1 SCK 频率</a>
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<a class="toc-l3" href="#9-2-spi-帧格式">9.2 SPI 帧格式</a>
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<a class="toc-l3" href="#9-3-spi-bit-数">9.3 SPI bit 数</a>
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<a class="toc-l3" href="#9-4-传输时间估算">9.4 传输时间估算</a>
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<a class="toc-l2" href="#10-软件推荐流程">10. 软件推荐流程</a>
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<a class="toc-l3" href="#10-1-写普通命令">10.1 写普通命令</a>
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<a class="toc-l3" href="#10-2-direct-read-示例">10.2 Direct read 示例</a>
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<a class="toc-l3" href="#10-3-direct-write-示例">10.3 Direct write 示例</a>
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<a class="toc-l2" href="#11-复位默认值">11. 复位默认值</a>
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<a class="toc-l2" href="#12-集成注意事项">12. 集成注意事项</a>
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<a class="toc-l2" href="#13-验证状态">13. 验证状态</a>
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</nav>
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</aside>
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<main>
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<article>
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<p class="doc-note">优化版 HTML：已添加侧边目录、章节锚点、响应式表格、打印样式和离线 CSS。</p>
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<h1 id="csi040-控制模块-datasheet"><a class="anchor" href="#csi040-控制模块-datasheet" aria-label="section link">#</a>CSI040 控制模块 Datasheet</h1>
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<h2 id="1-概述"><a class="anchor" href="#1-概述" aria-label="section link">#</a>1. 概述</h2>
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<p><code>csi040_ctrl</code> 是用于控制 CSI040 ASIC 的 PL 侧控制模块。模块对上层软件暴露一组 32 bit BRAM 风格寄存器，并把软件写寄存器的动作转换为 CSI040 SPI 总线访问。</p>
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<p>该模块主要完成：</p>
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<ul><li>CSI040 ASIC 控制寄存器写入</li><li>16 通道 enable 配置</li><li>单通道参数寄存器写入</li><li>DCS/Test 模式 key 序列写入</li><li>Direct SPI 读写</li><li>ASIC reset/trigger 引脚直接控制</li><li>SPI busy/done/error 状态反馈</li></ul>
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<p>相关 RTL 文件：</p>
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<ul><li><code>c64_pro.srcs/sources_1/rtl/csi040/csi040_ctrl.v</code></li><li><code>c64_pro.srcs/sources_1/rtl/csi040/csi040_spi_master.v</code></li><li><code>c64_pro.srcs/sources_1/rtl/csi040/csi040_ctrl_tb.v</code></li></ul>
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<h2 id="2-模块框图"><a class="anchor" href="#2-模块框图" aria-label="section link">#</a>2. 模块框图</h2>
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<pre><code class="language-text"> +------------------------------+
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BRAM register | | SPI command
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access -------->| csi040_ctrl |----------------+
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| register map / shadow regs | v
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| sequence engine | +--------------------+
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| busy/done/error status | | csi040_spi_master |
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+------------------------------+ +---------+----------+
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| | direct pins | SPI pins
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v v v
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asic_rst_n asic_trig asic_csn/asic_sck/asic_si/asic_so</code></pre>
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<h2 id="3-主要特性"><a class="anchor" href="#3-主要特性" aria-label="section link">#</a>3. 主要特性</h2>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th>项目</th><th>规格</th></tr></thead><tbody><tr><td>软件接口</td><td>32 bit BRAM 风格寄存器接口</td></tr><tr><td>BRAM 地址宽度</td><td>13 bit</td></tr><tr><td>支持写类型</td><td>仅支持 <code>bram_we == 4'hF</code> 的整字写</td></tr><tr><td>支持读类型</td><td><code>bram_en == 1</code> 且 <code>bram_we == 4'h0</code></td></tr><tr><td>ASIC 地址宽度</td><td>默认 16 bit</td></tr><tr><td>SPI 地址字节数</td><td>默认 2 byte</td></tr><tr><td>Direct SPI 最大 payload</td><td>默认 4 byte，由 <code>MAX_BURST_BYTES</code> 决定</td></tr><tr><td>SPI SCK 极性</td><td>idle low</td></tr><tr><td>SPI CSN 极性</td><td>active low</td></tr><tr><td>SPI 输出位序</td><td>opcode/address/data 均 MSB first 按帧发送；payload byte0 来自低 8 bit</td></tr><tr><td>忙保护</td><td>忙时写命令寄存器不会启动新命令，并置位 <code>error_busy</code></td></tr><tr><td>复位</td><td><code>rst_n</code> 异步低有效</td></tr></tbody></table></div>
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<h2 id="4-参数"><a class="anchor" href="#4-参数" aria-label="section link">#</a>4. 参数</h2>
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<h3 id="4-1-csi040-ctrl-参数"><a class="anchor" href="#4-1-csi040-ctrl-参数" aria-label="section link">#</a>4.1 <code>csi040_ctrl</code> 参数</h3>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th>参数</th><th style="text-align:right">默认值</th><th>说明</th></tr></thead><tbody><tr><td><code>VERSION</code></td><td style="text-align:right"><code>32'h04040001</code></td><td>模块版本号，读 <code>0x0000</code> 返回</td></tr><tr><td><code>SPI_CLK_DIV</code></td><td style="text-align:right"><code>50</code></td><td>SPI SCK 半周期分频，<code>f_sck = f_clk / (2 * SPI_CLK_DIV)</code></td></tr><tr><td><code>REG_ADDR_WIDTH</code></td><td style="text-align:right"><code>16</code></td><td>ASIC 寄存器地址宽度</td></tr><tr><td><code>SPI_ADDR_BYTES</code></td><td style="text-align:right"><code>2</code></td><td>SPI 帧中地址字段字节数</td></tr><tr><td><code>MAX_BURST_BYTES</code></td><td style="text-align:right"><code>4</code></td><td>Direct SPI 最大 payload 字节数</td></tr><tr><td><code>SPI_OPCODE_WRITE</code></td><td style="text-align:right"><code>8'h00</code></td><td>SPI 写 opcode</td></tr><tr><td><code>SPI_OPCODE_READ</code></td><td style="text-align:right"><code>8'h80</code></td><td>SPI 读 opcode</td></tr><tr><td><code>CSI_REG_CONTROL</code></td><td style="text-align:right"><code>16'h0002</code></td><td>CSI040 control register 地址</td></tr><tr><td><code>CSI_REG_CH_ENABLE1</code></td><td style="text-align:right"><code>16'h0007</code></td><td>channel 0-7 enable 地址</td></tr><tr><td><code>CSI_REG_CH_ENABLE2</code></td><td style="text-align:right"><code>16'h0008</code></td><td>channel 8-15 enable 地址</td></tr><tr><td><code>CSI_REG_TEST_DCS_KEY</code></td><td style="text-align:right"><code>16'h0009</code></td><td>DCS/Test key register 地址</td></tr><tr><td><code>CSI_CH_BASE</code></td><td style="text-align:right"><code>16'h0010</code></td><td>通道寄存器基地址</td></tr><tr><td><code>CSI_CH_STRIDE</code></td><td style="text-align:right"><code>16'h0010</code></td><td>通道寄存器地址步进</td></tr><tr><td><code>CSI_REG_STIM_TRIGGER</code></td><td style="text-align:right"><code>16'h0110</code></td><td>stimulation trigger register 地址</td></tr><tr><td><code>CSI_REG_PART_ID</code></td><td style="text-align:right"><code>16'h011D</code></td><td>part ID register 地址</td></tr><tr><td><code>CSI_REG_REVISION</code></td><td style="text-align:right"><code>16'h011E</code></td><td>revision register 地址</td></tr></tbody></table></div>
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<h3 id="4-2-max-burst-bytes-说明"><a class="anchor" href="#4-2-max-burst-bytes-说明" aria-label="section link">#</a>4.2 <code>MAX_BURST_BYTES</code> 说明</h3>
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<p><code>MAX_BURST_BYTES</code> 同时影响以下信号宽度和行为：</p>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th>位置</th><th>影响</th></tr></thead><tbody><tr><td><code>spi_cmd_wdata</code></td><td>宽度为 <code>8 * MAX_BURST_BYTES</code></td></tr><tr><td><code>spi_cmd_rdata</code></td><td>宽度为 <code>8 * MAX_BURST_BYTES</code></td></tr><tr><td>SPI master 内部 frame</td><td>最大帧长为 <code>8 * (1 + SPI_ADDR_BYTES + MAX_BURST_BYTES)</code></td></tr><tr><td>Direct SPI 长度</td><td><code>SPI_CTRL[15:8]</code> 超过 <code>MAX_BURST_BYTES</code> 时会被截断</td></tr></tbody></table></div>
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<p>高层命令序列目前都只发 1 byte payload；<code>MAX_BURST_BYTES</code> 主要服务于 Direct SPI burst 访问。</p>
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<h2 id="5-端口说明"><a class="anchor" href="#5-端口说明" aria-label="section link">#</a>5. 端口说明</h2>
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<h3 id="5-1-时钟复位"><a class="anchor" href="#5-1-时钟复位" aria-label="section link">#</a>5.1 时钟复位</h3>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th>信号</th><th>方向</th><th style="text-align:right">位宽</th><th>说明</th></tr></thead><tbody><tr><td><code>clk</code></td><td>input</td><td style="text-align:right">1</td><td>主时钟，模块内部逻辑均使用此时钟</td></tr><tr><td><code>rst_n</code></td><td>input</td><td style="text-align:right">1</td><td>异步低有效复位</td></tr><tr><td><code>bram_clk</code></td><td>input</td><td style="text-align:right">1</td><td>当前 RTL 未使用，保留接口</td></tr><tr><td><code>bram_rst</code></td><td>input</td><td style="text-align:right">1</td><td>当前 RTL 未使用，保留接口</td></tr></tbody></table></div>
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<p>注意：当前实现中 <code>bram_clk/bram_rst</code> 未参与逻辑，BRAM 访问必须与 <code>clk</code> 同步。</p>
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<h3 id="5-2-bram-寄存器接口"><a class="anchor" href="#5-2-bram-寄存器接口" aria-label="section link">#</a>5.2 BRAM 寄存器接口</h3>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th>信号</th><th>方向</th><th style="text-align:right">位宽</th><th>说明</th></tr></thead><tbody><tr><td><code>bram_addr</code></td><td>input</td><td style="text-align:right">13</td><td>BRAM 字节地址</td></tr><tr><td><code>bram_din</code></td><td>input</td><td style="text-align:right">32</td><td>写数据</td></tr><tr><td><code>bram_dout</code></td><td>output reg</td><td style="text-align:right">32</td><td>读数据</td></tr><tr><td><code>bram_en</code></td><td>input</td><td style="text-align:right">1</td><td>BRAM 访问使能</td></tr><tr><td><code>bram_we</code></td><td>input</td><td style="text-align:right">4</td><td>写 strobe；仅 <code>4'hF</code> 识别为写，<code>4'h0</code> 识别为读</td></tr></tbody></table></div>
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<h3 id="5-3-状态输出"><a class="anchor" href="#5-3-状态输出" aria-label="section link">#</a>5.3 状态输出</h3>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th>信号</th><th>方向</th><th style="text-align:right">位宽</th><th>说明</th></tr></thead><tbody><tr><td><code>busy</code></td><td>output</td><td style="text-align:right">1</td><td>模块忙。为 1 时不要写命令寄存器</td></tr><tr><td><code>spi_done</code></td><td>output</td><td style="text-align:right">1</td><td>SPI master 完成脉冲，持续 1 个 <code>clk</code></td></tr><tr><td><code>error_busy</code></td><td>output reg</td><td style="text-align:right">1</td><td>忙时启动命令产生的粘滞错误标志</td></tr></tbody></table></div>
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<h3 id="5-4-asic-引脚"><a class="anchor" href="#5-4-asic-引脚" aria-label="section link">#</a>5.4 ASIC 引脚</h3>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th>信号</th><th>方向</th><th style="text-align:right">位宽</th><th>说明</th></tr></thead><tbody><tr><td><code>asic_rst_n</code></td><td>output reg</td><td style="text-align:right">1</td><td>ASIC reset 引脚，软件通过 <code>PIN_CTRL[0]</code> 控制</td></tr><tr><td><code>asic_trig</code></td><td>output reg</td><td style="text-align:right">1</td><td>ASIC trig 引脚，软件通过 <code>PIN_CTRL[1]</code> 控制</td></tr><tr><td><code>asic_csn</code></td><td>output</td><td style="text-align:right">1</td><td>SPI CSN，低有效</td></tr><tr><td><code>asic_sck</code></td><td>output</td><td style="text-align:right">1</td><td>SPI SCK，空闲低</td></tr><tr><td><code>asic_si</code></td><td>output</td><td style="text-align:right">1</td><td>SPI master 输出到 ASIC</td></tr><tr><td><code>asic_so</code></td><td>input</td><td style="text-align:right">1</td><td>ASIC 输出到 SPI master</td></tr></tbody></table></div>
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<h2 id="6-bram-寄存器映射"><a class="anchor" href="#6-bram-寄存器映射" aria-label="section link">#</a>6. BRAM 寄存器映射</h2>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th style="text-align:right">地址</th><th>名称</th><th>访问</th><th>说明</th></tr></thead><tbody><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0000</code></td><td><code>VERSION</code></td><td>R</td><td>返回 <code>VERSION</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0004</code></td><td><code>STATUS</code></td><td>R/W1C</td><td>状态寄存器；写 bit0 清 done，写 bit1 清 error</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0008</code></td><td><code>SPI_ADDR</code></td><td>R/W</td><td>Direct SPI 目标 ASIC 地址</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h000C</code></td><td><code>SPI_WDATA</code></td><td>R/W</td><td>Direct SPI 写数据</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0010</code></td><td><code>SPI_CTRL</code></td><td>W</td><td>Direct SPI 启动控制</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0014</code></td><td><code>SPI_RDATA</code></td><td>R</td><td>最近一次 SPI 读回数据</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0018</code></td><td><code>PIN_CTRL</code></td><td>R/W</td><td>直接控制 <code>asic_rst_n/asic_trig</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h001C</code></td><td><code>LAST_ADDR</code></td><td>R</td><td>最近一次完成 SPI 操作的 ASIC 地址</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0020</code></td><td><code>CONTROL</code></td><td>R/W</td><td>写 CSI040 control register</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0024</code></td><td><code>CH_ENABLE</code></td><td>R/W</td><td>写 channel enable1/2</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0028</code></td><td><code>TRIGGER</code></td><td>W</td><td>向 ASIC trigger register 写 <code>8'hAA</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h002C</code></td><td><code>SEQ_CMD</code></td><td>W</td><td>特殊序列命令</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0040</code></td><td><code>CH_INDEX</code></td><td>R/W</td><td>选择通道编号</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0044</code></td><td><code>CH_MISC</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0x0</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0048</code></td><td><code>CH_CUR_A</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0x1</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h004C</code></td><td><code>CH_CUR_B</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0x2</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0050</code></td><td><code>CH_CUR_C</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0x3</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0054</code></td><td><code>CH_CUR_D</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0x4</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0058</code></td><td><code>CH_STIM_PW</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0x5</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h005C</code></td><td><code>CH_DZ0</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0x6</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0060</code></td><td><code>CH_DZ1</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0x7</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0064</code></td><td><code>CH_SKIP_AB</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0x8</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0068</code></td><td><code>CH_SKIP_CD</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0x9</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h006C</code></td><td><code>CH_STIM_NUM</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0xA</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0070</code></td><td><code>CH_DZ2</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0xB</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0074</code></td><td><code>CH_THERAPY_DELAY</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0xC</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0078</code></td><td><code>CH_THERAPY_NUM</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0xD</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h007C</code></td><td><code>CH_DZ3</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0xE</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>13'h0080</code></td><td><code>CH_MASTER_NUM</code></td><td>W</td><td>当前通道 offset <code>0xF</code></td></tr></tbody></table></div>
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<h2 id="7-寄存器位定义"><a class="anchor" href="#7-寄存器位定义" aria-label="section link">#</a>7. 寄存器位定义</h2>
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<h3 id="7-1-status-寄存器"><a class="anchor" href="#7-1-status-寄存器" aria-label="section link">#</a>7.1 <code>STATUS</code> 寄存器</h3>
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<p><code>STATUS</code> 读回值由 RTL 拼接得到：</p>
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<pre><code class="language-verilog">{16'd0, seq_id, seq_step, error_busy, done_latched, spi_cmd_ready, ctrl_busy}</code></pre>
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<p>赋值给 32 bit <code>bram_dout</code> 时左侧补 0。软件可按以下位使用：</p>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th style="text-align:right">位</th><th>名称</th><th>说明</th></tr></thead><tbody><tr><td style="text-align:right"><code>[5]</code></td><td><code>ctrl_busy</code></td><td>当前模块忙</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>[6]</code></td><td><code>spi_cmd_ready</code></td><td>SPI master 空闲可接收命令</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>[7]</code></td><td><code>done_latched</code></td><td>至少完成过一次 SPI 操作</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>[8]</code></td><td><code>error_busy</code></td><td>忙时写命令错误</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>[11:9]</code></td><td><code>seq_step</code></td><td>当前序列步骤</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>[15:12]</code></td><td><code>seq_id</code></td><td>当前序列编号</td></tr></tbody></table></div>
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<p>写 <code>STATUS</code> 清除粘滞位：</p>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th style="text-align:right">写 bit</th><th>行为</th></tr></thead><tbody><tr><td style="text-align:right"><code>[0] = 1</code></td><td>清除 <code>done_latched</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>[1] = 1</code></td><td>清除 <code>error_busy</code></td></tr></tbody></table></div>
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<h3 id="7-2-spi-ctrl-寄存器"><a class="anchor" href="#7-2-spi-ctrl-寄存器" aria-label="section link">#</a>7.2 <code>SPI_CTRL</code> 寄存器</h3>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th style="text-align:right">位</th><th>名称</th><th>说明</th></tr></thead><tbody><tr><td style="text-align:right"><code>[0]</code></td><td><code>direct_write</code></td><td>1：Direct SPI 写；0：Direct SPI 读</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>[15:8]</code></td><td><code>direct_len</code></td><td>payload 字节数；0 会被转换为 1</td></tr><tr><td style="text-align:right">其他</td><td>保留</td><td>当前未使用</td></tr></tbody></table></div>
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<p><code>direct_len</code> 最终会在 SPI master 内限制到 <code>1..MAX_BURST_BYTES</code>。</p>
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<h3 id="7-3-pin-ctrl-寄存器"><a class="anchor" href="#7-3-pin-ctrl-寄存器" aria-label="section link">#</a>7.3 <code>PIN_CTRL</code> 寄存器</h3>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th style="text-align:right">位</th><th>名称</th><th>说明</th></tr></thead><tbody><tr><td style="text-align:right"><code>[0]</code></td><td><code>asic_rst_n</code></td><td>直接驱动 ASIC reset_n</td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>[1]</code></td><td><code>asic_trig</code></td><td>直接驱动 ASIC trig</td></tr><tr><td style="text-align:right">其他</td><td>保留</td><td>当前读回为 0</td></tr></tbody></table></div>
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<h3 id="7-4-seq-cmd-寄存器"><a class="anchor" href="#7-4-seq-cmd-寄存器" aria-label="section link">#</a>7.4 <code>SEQ_CMD</code> 寄存器</h3>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th style="text-align:right">位</th><th>命令</th><th>SPI 行为</th></tr></thead><tbody><tr><td style="text-align:right"><code>[0]</code></td><td>DCS unlock</td><td>向 <code>0x0009</code> 依次写 <code>55h, B3h, 0Ah</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>[1]</code></td><td>Test unlock</td><td>向 <code>0x0009</code> 依次写 <code>AAh, 4Ch, F5h</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>[2]</code></td><td>Mode exit</td><td>向 <code>0x0009</code> 写 <code>F9h</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>[3]</code></td><td>Control quick write</td><td>设置 <code>control_shadow = 8'h10</code> 并写 <code>0x0002</code></td></tr><tr><td style="text-align:right"><code>[4]</code></td><td>Control quick write</td><td>设置 <code>control_shadow = 8'h08</code> 并写 <code>0x0002</code></td></tr></tbody></table></div>
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<p>若多个 bit 同时为 1，优先级从 bit0 到 bit4。</p>
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<h2 id="8-命令行为"><a class="anchor" href="#8-命令行为" aria-label="section link">#</a>8. 命令行为</h2>
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<h3 id="8-1-control"><a class="anchor" href="#8-1-control" aria-label="section link">#</a>8.1 <code>CONTROL</code></h3>
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<p>写 <code>BRAM_ADDR_CONTROL</code>：</p>
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<pre><code class="language-text">control_shadow <= bram_din[7:0]
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SPI write addr 0x0002, data control_shadow, len 1</code></pre>
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<h3 id="8-2-ch-enable"><a class="anchor" href="#8-2-ch-enable" aria-label="section link">#</a>8.2 <code>CH_ENABLE</code></h3>
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<p>写 <code>BRAM_ADDR_CH_ENABLE</code>：</p>
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<pre><code class="language-text">ch_enable_shadow <= bram_din[15:0]
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step0: SPI write addr 0x0007, data ch_enable_shadow[7:0]
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step1: SPI write addr 0x0008, data ch_enable_shadow[15:8]</code></pre>
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<h3 id="8-3-通道参数写"><a class="anchor" href="#8-3-通道参数写" aria-label="section link">#</a>8.3 通道参数写</h3>
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<p>通道参数地址计算：</p>
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<pre><code class="language-text">asic_addr = CSI_CH_BASE + CH_INDEX * CSI_CH_STRIDE + channel_offset</code></pre>
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<p>默认：</p>
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<pre><code class="language-text">asic_addr = 0x0010 + CH_INDEX * 0x0010 + channel_offset</code></pre>
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<p>示例：</p>
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<pre><code class="language-text">CH_INDEX = 3
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写 CH_CUR_A = 0x7F
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channel_offset = 0x1
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asic_addr = 0x0041</code></pre>
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<h3 id="8-4-direct-spi"><a class="anchor" href="#8-4-direct-spi" aria-label="section link">#</a>8.4 Direct SPI</h3>
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<p>Direct SPI 使用 <code>SPI_ADDR/SPI_WDATA/SPI_CTRL</code>：</p>
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<pre><code class="language-text">1. 写 SPI_ADDR 设置 ASIC 地址
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2. 写 SPI_WDATA 设置写数据
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3. 写 SPI_CTRL 启动 direct transfer
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4. 读操作完成后，从 SPI_RDATA 取数据</code></pre>
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<h2 id="9-spi-时序规格"><a class="anchor" href="#9-spi-时序规格" aria-label="section link">#</a>9. SPI 时序规格</h2>
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<h3 id="9-1-sck-频率"><a class="anchor" href="#9-1-sck-频率" aria-label="section link">#</a>9.1 SCK 频率</h3>
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<pre><code class="language-text">f_sck = f_clk / (2 * SPI_CLK_DIV)</code></pre>
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<p>示例：</p>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th style="text-align:right"><code>f_clk</code></th><th style="text-align:right"><code>SPI_CLK_DIV</code></th><th style="text-align:right"><code>f_sck</code></th></tr></thead><tbody><tr><td style="text-align:right">100 MHz</td><td style="text-align:right">50</td><td style="text-align:right">1 MHz</td></tr><tr><td style="text-align:right">100 MHz</td><td style="text-align:right">25</td><td style="text-align:right">2 MHz</td></tr><tr><td style="text-align:right">100 MHz</td><td style="text-align:right">10</td><td style="text-align:right">5 MHz</td></tr><tr><td style="text-align:right">100 MHz</td><td style="text-align:right">5</td><td style="text-align:right">10 MHz</td></tr></tbody></table></div>
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<h3 id="9-2-spi-帧格式"><a class="anchor" href="#9-2-spi-帧格式" aria-label="section link">#</a>9.2 SPI 帧格式</h3>
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<p>默认 <code>SPI_ADDR_BYTES = 2</code>：</p>
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<pre><code class="language-text">byte0 opcode
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byte1 address high byte
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byte2 address low byte
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byte3.. payload byte0..N</code></pre>
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<p>写 1 byte 示例：</p>
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<pre><code class="language-text">opcode = 0x02
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addr = 0x0002
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data = 0x10
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frame = 0x02_0002_10</code></pre>
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<h3 id="9-3-spi-bit-数"><a class="anchor" href="#9-3-spi-bit-数" aria-label="section link">#</a>9.3 SPI bit 数</h3>
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<pre><code class="language-text">frame_bits = 8 * (1 + SPI_ADDR_BYTES + payload_len)</code></pre>
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<p>默认地址 2 byte 时：</p>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th style="text-align:right">payload_len</th><th style="text-align:right">frame_bits</th></tr></thead><tbody><tr><td style="text-align:right">1</td><td style="text-align:right">32</td></tr><tr><td style="text-align:right">2</td><td style="text-align:right">40</td></tr><tr><td style="text-align:right">3</td><td style="text-align:right">48</td></tr><tr><td style="text-align:right">4</td><td style="text-align:right">56</td></tr></tbody></table></div>
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<h3 id="9-4-传输时间估算"><a class="anchor" href="#9-4-传输时间估算" aria-label="section link">#</a>9.4 传输时间估算</h3>
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<p>不计状态机少量额外周期时：</p>
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<pre><code class="language-text">transfer_time ≈ frame_bits * 2 * SPI_CLK_DIV * clk_period</code></pre>
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<p>100 MHz、<code>SPI_CLK_DIV = 50</code>、1 byte payload：</p>
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<pre><code class="language-text">frame_bits = 32
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transfer_time ≈ 32 * 2 * 50 * 10 ns = 32 us</code></pre>
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<h2 id="10-软件推荐流程"><a class="anchor" href="#10-软件推荐流程" aria-label="section link">#</a>10. 软件推荐流程</h2>
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<h3 id="10-1-写普通命令"><a class="anchor" href="#10-1-写普通命令" aria-label="section link">#</a>10.1 写普通命令</h3>
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<pre><code class="language-text">1. 轮询 STATUS[5] == 0，确认不忙
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2. 写目标命令寄存器
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3. 轮询 STATUS[7] == 1，确认完成
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4. 写 STATUS[0] = 1，清除 done_latched
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5. 若 STATUS[8] == 1，记录错误并写 STATUS[1] = 1 清除</code></pre>
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<h3 id="10-2-direct-read-示例"><a class="anchor" href="#10-2-direct-read-示例" aria-label="section link">#</a>10.2 Direct read 示例</h3>
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<p>读取 CSI040 Part ID：</p>
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<pre><code class="language-text">write SPI_ADDR = 0x0000011D
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write SPI_CTRL = 0x00000100 // bit0=0 read, len=1
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wait done
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read SPI_RDATA[7:0]</code></pre>
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<p>testbench 中 ASIC 模型返回 <code>8'h28</code>。</p>
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<h3 id="10-3-direct-write-示例"><a class="anchor" href="#10-3-direct-write-示例" aria-label="section link">#</a>10.3 Direct write 示例</h3>
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<p>向 ASIC <code>0x0002</code> 写 <code>0x10</code>：</p>
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<pre><code class="language-text">write SPI_ADDR = 0x00000002
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write SPI_WDATA = 0x00000010
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write SPI_CTRL = 0x00000101 // bit0=1 write, len=1
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wait done</code></pre>
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<h2 id="11-复位默认值"><a class="anchor" href="#11-复位默认值" aria-label="section link">#</a>11. 复位默认值</h2>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th>项目</th><th style="text-align:right">复位值</th></tr></thead><tbody><tr><td><code>direct_addr</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>direct_wdata</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>direct_len</code></td><td style="text-align:right"><code>1</code></td></tr><tr><td><code>direct_write</code></td><td style="text-align:right"><code>1</code></td></tr><tr><td><code>control_shadow</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>ch_enable_shadow</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>ch_index</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>seq_id</code></td><td style="text-align:right"><code>SEQ_IDLE</code></td></tr><tr><td><code>seq_step</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>seq_active</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>error_busy</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>done_latched</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>last_rdata</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>last_addr</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>asic_rst_n</code></td><td style="text-align:right"><code>1</code></td></tr><tr><td><code>asic_trig</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>asic_csn</code></td><td style="text-align:right"><code>1</code></td></tr><tr><td><code>asic_sck</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr><tr><td><code>asic_si</code></td><td style="text-align:right"><code>0</code></td></tr></tbody></table></div>
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<h2 id="12-集成注意事项"><a class="anchor" href="#12-集成注意事项" aria-label="section link">#</a>12. 集成注意事项</h2>
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<ul><li><code>bram_clk</code> 和 <code>bram_rst</code> 当前未使用，BRAM 访问必须同步到 <code>clk</code>。</li><li>只支持整字写，软件侧需要保证 <code>bram_we == 4'hF</code>。</li><li><code>busy = 1</code> 时不要写命令寄存器，否则命令被丢弃并置位 <code>error_busy</code>。</li><li><code>TRIGGER</code> 寄存器是通过 SPI 写 ASIC trigger register；<code>PIN_CTRL[1]</code> 是直接驱动 <code>asic_trig</code> 引脚，两者不是同一个功能。</li><li><code>SPI_OPCODE_WRITE/READ</code> 需要与最终 CSI040 SPI 协议匹配。当前 testbench 使用 <code>8'h02/8'h03</code>。</li><li>若系统时钟不是 100 MHz，需要重新计算 <code>SPI_CLK_DIV</code>，保证 CSI040 SPI 时序满足要求。</li><li>Direct SPI 多字节读写最大长度由 <code>MAX_BURST_BYTES</code> 控制，默认最多 4 byte。</li></ul>
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<h2 id="13-验证状态"><a class="anchor" href="#13-验证状态" aria-label="section link">#</a>13. 验证状态</h2>
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<p>当前 testbench 覆盖：</p>
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<div class="table-wrap"><table><thead><tr><th>测试项</th><th>期望</th></tr></thead><tbody><tr><td>CONTROL 写</td><td>SPI frame <code>0x02000210</code></td></tr><tr><td>CH_ENABLE 写</td><td>SPI frame <code>0x0200075A</code> 和 <code>0x020008A5</code></td></tr><tr><td>CH3 CUR_A 写</td><td>SPI frame <code>0x0200417F</code></td></tr><tr><td>DCS unlock</td><td>SPI frame <code>0x02000955/0x020009B3/0x0200090A</code></td></tr><tr><td>Direct read Part ID</td><td>SPI frame <code>0x03011D00</code>，读回 <code>0x28</code></td></tr></tbody></table></div>
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<p>已运行：</p>
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<pre><code class="language-text">xvlog: pass
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xelab: pass
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xsim : $finish at 10940 ns</code></pre>
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</article>
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</main>
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</div>
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</body>
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</html>
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