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# CSI040 控制模块详细设计文档
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## 1. 文档范围
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本文档描述 CSI040 ASIC 控制模块的 RTL 设计，覆盖以下文件：
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- `c64_pro.srcs/sources_1/rtl/csi040/csi040_ctrl.v`
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- `c64_pro.srcs/sources_1/rtl/csi040/csi040_spi_master.v`
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- `c64_pro.srcs/sources_1/rtl/csi040/csi040_ctrl_tb.v`
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该模块在 FPGA/PL 侧提供一组 BRAM 风格的控制寄存器。上位逻辑或 PS 通过写这些寄存器来触发 CSI040 ASIC 的 SPI 读写、通道参数配置、模式解锁、触发控制等操作。
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## 2. 总体结构
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```text
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PS / 软件
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| BRAM 风格寄存器访问
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v
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+------------------+
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| csi040_ctrl |
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| 软件寄存器映射 |
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| shadow 寄存器 |
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| seq 序列控制器 |
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| 状态/错误锁存 |
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+--------+---------+
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| cmd_valid / cmd_ready / cmd_addr / cmd_wdata / cmd_len
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v
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+---------------------+
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| csi040_spi_master |
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| SPI 组帧 |
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| SCK/CSN/SI/SO 时序 |
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+----------+----------+
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| asic_csn / asic_sck / asic_si / asic_so
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v
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CSI040 ASIC
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```
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`csi040_ctrl` 是上层可见的控制模块，负责接收 BRAM 写操作、保存软件配置、发起高层命令序列，并把命令转换为 SPI master 的抽象命令接口。
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`csi040_spi_master` 是底层 SPI 引擎，负责把 opcode、ASIC 地址和数据字节按 SPI 时序移出，并在读操作时采样 `asic_so`。
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## 3. 模块参数
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### 3.1 `csi040_ctrl`
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| 参数 | 默认值 | 说明 |
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| --- | ---: | --- |
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| `VERSION` | `32'h04040001` | 模块版本号，读 BRAM 地址 `0x0000` 返回。 |
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| `SPI_CLK_DIV` | `50` | SPI SCK 半周期分频系数，`f_sck = f_clk / (2 * SPI_CLK_DIV)`。 |
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| `REG_ADDR_WIDTH` | `16` | ASIC 内部寄存器地址宽度。 |
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| `SPI_ADDR_BYTES` | `2` | SPI 帧中的地址字节数。 |
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| `MAX_BURST_BYTES` | `4` | 单次 SPI 最大数据字节数。 |
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| `SPI_OPCODE_WRITE` | `8'h00` | 默认写 opcode；testbench 中重载为 `8'h02`。 |
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| `SPI_OPCODE_READ` | `8'h80` | 默认读 opcode；testbench 中重载为 `8'h03`。 |
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| `CSI_REG_*` | 多个地址 | CSI040 ASIC 内部寄存器地址参数。 |
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### 3.2 `csi040_spi_master`
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| 参数 | 默认值 | 说明 |
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| --- | ---: | --- |
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| `CLK_DIV` | `50` | SCK 半周期对应的 `clk` 周期数。 |
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| `REG_ADDR_WIDTH` | `16` | `cmd_addr` 地址宽度。 |
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| `ADDR_BYTES` | `2` | SPI 地址字段字节数。 |
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| `MAX_BURST_BYTES` | `4` | 最大 payload 字节数。 |
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| `OPCODE_WRITE` | `8'h00` | SPI 写命令 opcode。 |
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| `OPCODE_READ` | `8'h80` | SPI 读命令 opcode。 |
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## 4. 顶层接口
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### 4.1 时钟复位
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| 信号 | 方向 | 说明 |
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| --- | --- | --- |
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| `clk` | input | 主时钟，当前所有寄存器逻辑都使用该时钟。 |
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| `rst_n` | input | 异步低有效复位。 |
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| `bram_clk` | input | 接口保留信号，当前 RTL 未使用。 |
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| `bram_rst` | input | 接口保留信号，当前 RTL 未使用。 |
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注意：虽然接口里有 `bram_clk`，但当前实现没有使用它。因此 BRAM 控制访问应与 `clk` 同步。如果后续接真实 AXI BRAM Controller 且时钟不同，需要补 CDC 或改成 `bram_clk` 域逻辑。
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### 4.2 BRAM 风格控制口
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| 信号 | 方向 | 位宽 | 说明 |
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| --- | --- | ---: | --- |
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| `bram_addr` | input | 13 | BRAM 字节地址，当前使用 4 字节对齐地址。 |
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| `bram_din` | input | 32 | 写数据。 |
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| `bram_dout` | output reg | 32 | 读数据，在读访问时更新。 |
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| `bram_en` | input | 1 | BRAM 访问使能。 |
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| `bram_we` | input | 4 | 写使能。当前仅识别 `4'hF` 为写、`4'h0` 为读。 |
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RTL 中访问判定为：
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```verilog
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assign bram_wr_valid = bram_en && (bram_we == 4'hF);
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assign bram_rd_valid = bram_en && (bram_we == 4'h0);
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```
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因此当前模块不支持 byte enable 局部写。如果软件侧产生 `bram_we = 4'h1/4'h3` 之类的写操作，该写不会被模块识别。
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### 4.3 状态输出
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| 信号 | 方向 | 说明 |
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| --- | --- | --- |
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| `busy` | output | 模块忙标志。只要高层序列、SPI master 或待发 SPI 命令任一处于忙状态，该信号为高。 |
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| `spi_done` | output | SPI master 完成脉冲，持续 1 个 `clk` 周期。 |
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| `error_busy` | output reg | 忙时启动新命令的粘滞错误标志，需要软件写 `STATUS[1]` 清除。 |
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### 4.4 ASIC 侧引脚
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| 信号 | 方向 | 说明 |
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| --- | --- | --- |
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| `asic_rst_n` | output reg | ASIC 复位控制，软件通过 `PIN_CTRL[0]` 控制，复位默认值为 1。 |
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| `asic_trig` | output reg | ASIC 外部触发引脚，软件通过 `PIN_CTRL[1]` 控制，复位默认值为 0。 |
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| `asic_csn` | output | SPI 片选，低有效。 |
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| `asic_sck` | output | SPI 时钟，空闲为低。 |
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| `asic_si` | output | SPI master 输出到 ASIC 的串行数据。 |
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| `asic_so` | input | ASIC 输出到 SPI master 的串行数据。 |
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## 5. BRAM 寄存器映射
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所有地址均为字节地址。
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| 地址 | 名称 | 访问 | 说明 |
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| ---: | --- | --- | --- |
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| `13'h0000` | `VERSION` | R | 读取模块版本号 `VERSION`。 |
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| `13'h0004` | `STATUS` | R/W1C | 读取模块状态；写 bit0 清 `done_latched`，写 bit1 清 `error_busy`。 |
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| `13'h0008` | `SPI_ADDR` | R/W | Direct SPI 访问的 ASIC 地址。 |
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| `13'h000C` | `SPI_WDATA` | R/W | Direct SPI 写数据。payload 第 1 字节来自 `bram_din[7:0]`。 |
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| `13'h0010` | `SPI_CTRL` | W | 启动 Direct SPI 访问。`bit0=write`，`bits[15:8]=length`。 |
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| `13'h0014` | `SPI_RDATA` | R | 最近一次 SPI 读回数据。 |
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| `13'h0018` | `PIN_CTRL` | R/W | `bit0=asic_rst_n`，`bit1=asic_trig`。 |
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| `13'h001C` | `LAST_ADDR` | R | 最近一次完成 SPI 操作的 ASIC 地址。 |
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| `13'h0020` | `CONTROL` | R/W | 更新 `control_shadow`，并写 ASIC 控制寄存器 `0x0002`。 |
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| `13'h0024` | `CH_ENABLE` | R/W | 更新 `ch_enable_shadow`，并写 ASIC 通道使能寄存器 `0x0007/0x0008`。 |
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| `13'h0028` | `TRIGGER` | W | 写 ASIC 触发寄存器 `0x0110 = 8'hAA`。 |
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| `13'h002C` | `SEQ_CMD` | W | 启动特殊序列：DCS unlock、Test unlock、mode exit、控制寄存器快捷写。 |
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| `13'h0040` | `CH_INDEX` | R/W | 选择后续通道参数写入的 channel index。 |
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| `13'h0044` | `CH_MISC` | W | 写当前 channel 的 offset `0x0`。 |
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| `13'h0048` | `CH_CUR_A` | W | 写当前 channel 的 offset `0x1`。 |
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| `13'h004C` | `CH_CUR_B` | W | 写当前 channel 的 offset `0x2`。 |
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| `13'h0050` | `CH_CUR_C` | W | 写当前 channel 的 offset `0x3`。 |
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| `13'h0054` | `CH_CUR_D` | W | 写当前 channel 的 offset `0x4`。 |
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| `13'h0058` | `CH_STIM_PW` | W | 写当前 channel 的 offset `0x5`。 |
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| `13'h005C` | `CH_DZ0` | W | 写当前 channel 的 offset `0x6`。 |
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| `13'h0060` | `CH_DZ1` | W | 写当前 channel 的 offset `0x7`。 |
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| `13'h0064` | `CH_SKIP_AB` | W | 写当前 channel 的 offset `0x8`。 |
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| `13'h0068` | `CH_SKIP_CD` | W | 写当前 channel 的 offset `0x9`。 |
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| `13'h006C` | `CH_STIM_NUM` | W | 写当前 channel 的 offset `0xA`。 |
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| `13'h0070` | `CH_DZ2` | W | 写当前 channel 的 offset `0xB`。 |
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| `13'h0074` | `CH_THERAPY_DELAY` | W | 写当前 channel 的 offset `0xC`。 |
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| `13'h0078` | `CH_THERAPY_NUM` | W | 写当前 channel 的 offset `0xD`。 |
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| `13'h007C` | `CH_DZ3` | W | 写当前 channel 的 offset `0xE`。 |
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| `13'h0080` | `CH_MASTER_NUM` | W | 写当前 channel 的 offset `0xF`。 |
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### 5.1 `STATUS` 字段
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RTL 返回表达式为：
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```verilog
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bram_dout <= {16'd0, seq_id, seq_step, error_busy, done_latched, spi_cmd_ready, ctrl_busy};
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```
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该拼接宽度为 26 bit，赋值给 32 bit 时左侧补 0。因此软件侧实际可按低位理解：
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| 位 | 名称 | 说明 |
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| ---: | --- | --- |
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| `[5]` | `ctrl_busy` | 当前模块忙。 |
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| `[6]` | `spi_cmd_ready` | SPI master 是否空闲可接收新命令。 |
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| `[7]` | `done_latched` | 最近至少完成过一次 SPI 操作，写 `STATUS[0]=1` 清除。 |
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| `[8]` | `error_busy` | 忙时写命令产生的错误，写 `STATUS[1]=1` 清除。 |
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| `[11:9]` | `seq_step` | 当前高层序列步骤。 |
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| `[15:12]` | `seq_id` | 当前高层序列编号。 |
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| 其他 | 0 | 保留。 |
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### 5.2 状态清除
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写 `BRAM_ADDR_STATUS` 时：
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| 写入位 | 行为 |
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| ---: | --- |
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| `bram_din[0] = 1` | 清除 `done_latched`。 |
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| `bram_din[1] = 1` | 清除 `error_busy`。 |
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## 6. 高层命令序列设计
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模块内部用 `seq_id + seq_step + seq_active` 控制多拍或多 SPI 帧操作。
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| `seq_id` | 名称 | 触发来源 |
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| ---: | --- | --- |
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| `4'h0` | `SEQ_IDLE` | 空闲。 |
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| `4'h1` | `SEQ_WRITE_CONTROL` | 写 `CONTROL`，或 `SEQ_CMD[3]/[4]`。 |
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| `4'h2` | `SEQ_CH_ENABLE` | 写 `CH_ENABLE`。 |
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| `4'h3` | `SEQ_TRIGGER` | 写 `TRIGGER`。 |
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| `4'h4` | `SEQ_DCS_UNLOCK` | 写 `SEQ_CMD[0]`。 |
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| `4'h5` | `SEQ_TEST_UNLOCK` | 写 `SEQ_CMD[1]`。 |
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| `4'h6` | `SEQ_MODE_EXIT` | 写 `SEQ_CMD[2]`。 |
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| `4'h7` | `SEQ_CH_WRITE` | 写任意通道参数寄存器。 |
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| `4'h8` | `SEQ_DIRECT` | 写 `SPI_CTRL`。 |
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### 6.1 Busy 机制
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模块忙信号定义：
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```verilog
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ctrl_busy = seq_active || spi_busy || spi_cmd_valid;
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busy = ctrl_busy;
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```
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对所有会启动 SPI 的 BRAM 写操作，RTL 都先检查 `!ctrl_busy`。若忙时写入命令寄存器：
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- 不启动新命令；
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- `error_busy <= 1'b1`；
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- 该错误保持到软件写 `STATUS[1]` 清除。
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推荐软件流程：
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1. 轮询 `busy == 0` 或 `STATUS[5] == 0`。
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2. 写命令寄存器。
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3. 等待 `done_latched == 1` 或等待固定时间。
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4. 如有读操作，读取 `SPI_RDATA`。
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5. 写 `STATUS[0] = 1` 清除 done 标志。
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### 6.2 写控制寄存器
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写 `BRAM_ADDR_CONTROL`：
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1. `control_shadow <= bram_din[7:0]`
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2. 启动 `SEQ_WRITE_CONTROL`
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3. 产生 1 个 SPI write：
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```text
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ASIC addr = CSI_REG_CONTROL = 0x0002
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data = control_shadow
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length = 1 byte
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```
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testbench 中写：
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```text
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write_bram(13'h0020, 32'h00000010)
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```
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期望 SPI 帧：
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```text
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0x02_0002_10
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```
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### 6.3 写通道使能
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写 `BRAM_ADDR_CH_ENABLE`：
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1. `ch_enable_shadow <= bram_din[15:0]`
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2. 启动 `SEQ_CH_ENABLE`
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3. 分两步写 ASIC：
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```text
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seq_step 0: addr 0x0007, data ch_enable_shadow[7:0]
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seq_step 1: addr 0x0008, data ch_enable_shadow[15:8]
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```
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testbench 中写 `0xA55A`，期望两帧：
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```text
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0x02_0007_5A
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||
0x02_0008_A5
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```
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### 6.4 写触发命令
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写 `BRAM_ADDR_TRIGGER` 启动 `SEQ_TRIGGER`，SPI 写：
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```text
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ASIC addr = CSI_REG_STIM_TRIGGER = 0x0110
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data = 8'hAA
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```
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注意：该 SPI trigger 与 `asic_trig` 引脚是两个不同路径。`asic_trig` 只受 `PIN_CTRL[1]` 控制。
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### 6.5 特殊序列 `SEQ_CMD`
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写 `BRAM_ADDR_SEQ_CMD` 时，RTL 按 bit 优先级解析：
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| bit | 序列 | 实际 SPI 操作 |
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| ---: | --- | --- |
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| `0` | DCS unlock | 连续向 `0x0009` 写 `55h, B3h, 0Ah`。 |
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| `1` | Test unlock | 连续向 `0x0009` 写 `AAh, 4Ch, F5h`。 |
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| `2` | Mode exit | 向 `0x0009` 写 `F9h`。 |
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||
| `3` | 控制快捷写 | `control_shadow <= 8'h10`，随后写 `CONTROL`。 |
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| `4` | 控制快捷写 | `control_shadow <= 8'h08`，随后写 `CONTROL`。 |
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||
若多个 bit 同时为 1，优先级从 bit0 到 bit4。
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### 6.6 通道参数写
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通道地址由函数 `ch_addr` 计算：
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```verilog
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ch_addr = CSI_CH_BASE + (ch * CSI_CH_STRIDE) + offset;
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```
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||
默认：
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```text
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||
CSI_CH_BASE = 0x0010
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||
CSI_CH_STRIDE = 0x0010
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||
```
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||
所以：
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||
```text
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||
ASIC channel register address = 0x0010 + ch_index * 0x0010 + ch_offset
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||
```
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||
示例：
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```text
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CH_INDEX = 3
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写 CH_CUR_A = 0x7F
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offset = 0x1
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ASIC addr = 0x0010 + 3 * 0x0010 + 0x1 = 0x0041
|
||
SPI frame = 0x02_0041_7F
|
||
```
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||
当前所有通道参数写都只发送 `bram_din[7:0]`。
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### 6.7 Direct SPI 访问
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Direct SPI 用于软件直接访问任意 ASIC 寄存器。
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操作流程：
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1. 写 `SPI_ADDR`，设置 ASIC 地址。
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2. 若是写操作，写 `SPI_WDATA`。
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||
3. 写 `SPI_CTRL` 启动 SPI：
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```text
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||
SPI_CTRL[0] = direct_write, 1 为写，0 为读
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||
SPI_CTRL[15:8] = direct_len，单位 byte；0 会被转换为 1
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||
```
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||
`direct_len` 在 SPI master 内部被限制到 `1..MAX_BURST_BYTES`。
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读操作完成后：
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- `last_rdata <= spi_cmd_rdata[31:0]`
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- 软件读 `SPI_RDATA` 获取数据
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||
- 软件读 `LAST_ADDR` 获取最近访问地址
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||
testbench 中直接读 Part ID：
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||
```text
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||
SPI_ADDR = 0x011D
|
||
SPI_CTRL = 0x00000100 // write=0, len=1
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||
期望帧 = 0x03_011D_00
|
||
读回 = 0x28
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||
```
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## 7. SPI Master 设计
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`csi040_spi_master` 接收抽象命令，并转换成 SPI bit 流。
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### 7.1 命令接口
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| 信号 | 方向 | 说明 |
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| --- | --- | --- |
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||
| `cmd_ready` | output | SPI master 空闲时为 1。 |
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||
| `cmd_valid` | input | 命令有效。空闲时采样。 |
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||
| `cmd_write` | input | 1 为写，0 为读。 |
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||
| `cmd_addr` | input | ASIC 寄存器地址。 |
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||
| `cmd_wdata` | input | 写 payload。低字节先作为 payload byte0。 |
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||
| `cmd_len` | input | payload 字节数。0 转 1，超过最大值则截断。 |
|
||
| `done` | output reg | SPI 帧完成脉冲，持续 1 个 `clk`。 |
|
||
| `cmd_rdata` | output reg | 读回 payload。 |
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||
| `busy` | output reg | SPI master 忙。 |
|
||
|
||
### 7.2 SPI 帧格式
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||
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||
默认 `ADDR_BYTES = 2`，帧格式为：
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||
|
||
```text
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||
byte0 opcode
|
||
byte1 address high byte
|
||
byte2 address low byte
|
||
byte3+ payload bytes
|
||
```
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||
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||
1 字节写示例：
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||
```text
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||
opcode = 0x02
|
||
addr = 0x0002
|
||
data = 0x10
|
||
frame = 0x02_0002_10
|
||
```
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||
|
||
地址字节按 MSB first 输出。payload 来自：
|
||
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||
```verilog
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||
cmd_wdata[8*n +: 8]
|
||
```
|
||
|
||
即 `cmd_wdata[7:0]` 是第一个 payload byte。
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||
### 7.3 SPI 状态机
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||
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| 状态 | 行为 |
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||
| --- | --- |
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||
| `IDLE_ST` | `cmd_ready=1`，`csn=1`，`sck=0`。若 `cmd_valid=1`，锁存 frame 并进入传输。 |
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| `TRANS_ST` | 每 `CLK_DIV` 个 `clk` 翻转一次 `sck`；上升沿采样读数据；下降沿准备下一位输出。 |
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| `DONE_ST` | `csn` 拉高，`done` 脉冲 1 拍，`busy` 拉低，返回 idle。 |
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SPI 时钟频率：
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```text
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f_sck = f_clk / (2 * CLK_DIV)
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```
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testbench 中：
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```text
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f_clk = 100 MHz
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CLK_DIV = 2
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f_sck = 25 MHz
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```
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该值用于加速仿真。实际硬件中应根据 CSI040 SPI 时序要求重新设置 `SPI_CLK_DIV`。
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### 7.4 读数据采样
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SPI master 在 header 发送完之后开始采样 `so`：
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```text
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HEADER_BITS = 8 * (1 + ADDR_BYTES)
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```
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默认地址 2 字节时，header 为 24 bit。读数据从第 25 个 bit 开始采样，采样结果移入 `rx_shift`，帧结束时赋给 `cmd_rdata`。
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## 8. 复位行为
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`rst_n = 0` 时，`csi040_ctrl` 主要寄存器复位如下：
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| 寄存器 | 复位值 |
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| --- | ---: |
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| `direct_addr` | `0` |
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| `direct_wdata` | `0` |
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| `direct_len` | `1` |
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| `direct_write` | `1` |
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| `control_shadow` | `0` |
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| `ch_enable_shadow` | `0` |
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| `ch_index` | `0` |
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| `ch_data` | `0` |
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| `ch_offset` | `0` |
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| `seq_id` | `SEQ_IDLE` |
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| `seq_step` | `0` |
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| `seq_active` | `0` |
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| `error_busy` | `0` |
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| `done_latched` | `0` |
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| `last_rdata` | `0` |
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| `last_addr` | `0` |
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| `asic_rst_n` | `1` |
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| `asic_trig` | `0` |
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`csi040_spi_master` 复位后：
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```text
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csn = 1
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sck = 0
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si = 0
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done = 0
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busy = 0
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state = IDLE_ST
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```
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## 9. 当前 Testbench 覆盖
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`csi040_ctrl_tb` 实例化 DUT 时重载：
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```verilog
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.SPI_CLK_DIV ( 2 ),
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.SPI_OPCODE_WRITE ( 8'h02 ),
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.SPI_OPCODE_READ ( 8'h03 )
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```
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testbench 使用 100 MHz clock，复位 8 个周期后开始测试。
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覆盖场景：
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| 测试项 | BRAM 操作 | 期望 SPI 帧 |
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| --- | --- | --- |
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| 控制寄存器写 | `write_bram(0x0020, 0x10)` | `0x02000210` |
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| 通道使能低字节 | `write_bram(0x0024, 0xA55A)` | `0x0200075A` |
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| 通道使能高字节 | 同上 | `0x020008A5` |
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| 通道 3 Current A | `CH_INDEX=3`，`CH_CUR_A=0x7F` | `0x0200417F` |
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| DCS unlock step0 | `SEQ_CMD=1` | `0x02000955` |
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| DCS unlock step1 | 同上 | `0x020009B3` |
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| DCS unlock step2 | 同上 | `0x0200090A` |
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| Direct read Part ID | `SPI_ADDR=0x011D`，`SPI_CTRL=0x0100` | `0x03011D00` |
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| 读回检查 | ASIC 模型返回 `0x28` | `SPI_RDATA[7:0] == 0x28` |
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testbench 中 SPI monitor 的行为：
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- `negedge asic_csn` 清空 bit 计数和 shift 寄存器；
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- `posedge asic_sck` 采样 `asic_si`；
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- `posedge asic_csn` 锁存完整帧；
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- 在读数据阶段从 `asic_so` 返回 `read_response = 8'h28`。
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## 10. 仿真与波形
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已验证的命令：
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```powershell
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& 'C:\Xilinx\Vivado\2023.1\bin\xvlog.bat' `
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c64_pro.srcs/sources_1/rtl/csi040/csi040_spi_master.v `
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||
c64_pro.srcs/sources_1/rtl/csi040/csi040_ctrl.v `
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||
c64_pro.srcs/sources_1/rtl/csi040/csi040_ctrl_tb.v
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||
& 'C:\Xilinx\Vivado\2023.1\bin\xelab.bat' csi040_ctrl_tb -debug typical -snapshot csi040_ctrl_tb_sim_dbg
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& 'C:\Xilinx\Vivado\2023.1\bin\xsim.bat' csi040_ctrl_tb_sim_dbg -runall
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```
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当前仿真结果：
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```text
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$finish called at time : 10940 ns
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```
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未触发 testbench 中的 `ERROR ... $stop`。
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打开 GUI：
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```powershell
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& 'C:\Xilinx\Vivado\2023.1\bin\xsim.bat' csi040_ctrl_tb_sim_dbg -gui
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||
```
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GUI 中可用：
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```tcl
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log_wave -r /csi040_ctrl_tb/*
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run all
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```
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建议观察信号：
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```text
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/csi040_ctrl_tb/bram_addr
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/csi040_ctrl_tb/bram_din
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/csi040_ctrl_tb/bram_dout
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/csi040_ctrl_tb/bram_en
|
||
/csi040_ctrl_tb/bram_we
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||
/csi040_ctrl_tb/busy
|
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/csi040_ctrl_tb/spi_done
|
||
/csi040_ctrl_tb/error_busy
|
||
/csi040_ctrl_tb/asic_csn
|
||
/csi040_ctrl_tb/asic_sck
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||
/csi040_ctrl_tb/asic_si
|
||
/csi040_ctrl_tb/asic_so
|
||
/csi040_ctrl_tb/frame_in
|
||
/csi040_ctrl_tb/frame_bits
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||
/csi040_ctrl_tb/dut/seq_id
|
||
/csi040_ctrl_tb/dut/seq_step
|
||
/csi040_ctrl_tb/dut/seq_active
|
||
/csi040_ctrl_tb/dut/spi_cmd_valid
|
||
/csi040_ctrl_tb/dut/spi_cmd_ready
|
||
/csi040_ctrl_tb/dut/spi_cmd_addr
|
||
/csi040_ctrl_tb/dut/spi_cmd_wdata
|
||
/csi040_ctrl_tb/dut/spi_cmd_len
|
||
/csi040_ctrl_tb/dut/u_csi040_spi_master/cstate
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||
/csi040_ctrl_tb/dut/u_csi040_spi_master/tx_shift
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||
/csi040_ctrl_tb/dut/u_csi040_spi_master/rx_shift
|
||
/csi040_ctrl_tb/dut/u_csi040_spi_master/sampled_bits
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```
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## 11. 软件使用建议
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典型写配置流程：
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```text
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1. 轮询 STATUS[5] == 0
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2. 写目标 BRAM 命令寄存器
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3. 轮询 STATUS[7] == 1
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4. 如是读命令，读取 SPI_RDATA
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5. 写 STATUS[0] = 1 清除 done_latched
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6. 如 STATUS[8] = 1，记录错误并写 STATUS[1] = 1 清除 error_busy
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```
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注意事项：
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- 忙时不要写命令寄存器，否则命令会被丢弃，并置位 `error_busy`。
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- `PIN_CTRL` 是直接引脚控制，不会自动生成 SPI。
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- `TRIGGER` 是 SPI 写 ASIC trigger register，不等同于 `asic_trig` 引脚。
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- `SPI_CTRL[15:8]` 为直接 SPI payload 长度，最大有效值受 `MAX_BURST_BYTES` 限制。
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- 当前 BRAM 接口只支持全字写。
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## 12. 后续可改进点
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- 明确 `bram_clk/bram_rst` 的设计意图：要么真正使用它们，要么在接口说明中标记为 unused。
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- 增加 byte enable 写支持，方便接 AXI BRAM Controller。
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- 为 `STATUS` 位定义软件头文件常量，避免软件侧硬编码 bit 位置。
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- 扩展 testbench：
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- 忙时写命令，检查 `error_busy`；
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- `PIN_CTRL` 读写；
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- `TRIGGER` SPI 序列；
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- Test unlock 和 mode exit；
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- Direct SPI 多字节 burst；
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- `cmd_len=0`、超过 `MAX_BURST_BYTES` 的边界行为；
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- SPI read 多字节返回数据。
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- 增加 SystemVerilog assertion，用来约束命令重入、SPI 帧长度和 `csn/sck` 时序。
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