标题:
FPGA实现RAM--LPM_RAM
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作者:
yuyang911220
时间:
2015-7-28 19:38
标题:
FPGA实现RAM--LPM_RAM
我们知道，RAM是用来在程序运行中存放随机变量的数据空间，使用时可以利用QuartusII的LPM功能实现RAM的定制。
软件环境：QuartusII 11.0
操作系统：win7
实现方法一、利用LPM_RAM：
1.首先准备好存储器初始化文件，即.mif文件。
该文件的生成方法见《
如何生成mif文件
》;
本文预先生成了一个正弦波的数据文件，TEST1.mif，可以在QuartusII中打开，以便查看内容：【file】/【open】，在文件类型中选择memory files，打开TEST1.mif，内容如下：
2.生成LPM_RAM块
1）在QuartusII中，【tools】/【megawizard plugin manager】，打开向导，选择【memory compiler】文件夹下的RAM：这里选择单口RAM，
即：RAM:1-PORT，命名为RAM1P：
2）设置存储深度为128，数据宽度为8bit、选择嵌入式M4K RAM实现、使用单时钟方案：
3）取消选择“数据输出锁存”，不需要时钟使能端：
4）使用mif初始化该RAM块、允许“在系统(In System)存储器读写”，并将此RAM的ID设置为RAM1：
载入前面生成的存储器初始化文件：TEST1.mif；
ID主要用于多RAM系统时，对不同RAM的识别，此处命名为RAM1；
关于“在系统存储器读写”的含义，后续会补一片文章，专门介绍该工具的使用；
经过以上设置，即可生成一个名字为RAM1P.v的文件，以后就可以对其进行例化和使用。
3. 对RAM1P.v进行例化，就可以使用，例化方法如下：
[url=]
[/url]
module
TEST(
input
[
6
:
0
] address,
input
clock,
input
[
7
:
0
] data,
input
wren,
output
[
7
:
0
] q);RAM1P RAM1P_inst ( .address ( address ), .clock ( clock ), .data ( data ), .wren ( wren ), .q ( q ) );
endmodule
[url=]
[/url]
推荐使用verilog文本的方式进行例化，博主十分不赞成用原理图的方式来例化各个模块。
生成的RTL图：
4.对该RAM块进行仿真，以便了解端口的特性：
由于使用的时钟方案为单时钟(single clock)，因此无论wren=0还是1，Q都输出address指定的地址中的数据；可以从verilog描述中看出这是利用assign语句实现的(verilog代码见下文)。
当wren=1时，将数据输入端data的数据写入到address指定的存储单元内。
输出的数据依次为0x80，0x86，0x8c，0x92……,对比前文所显示的mif文件内容，可以验证mif文件已经成功导入；
而接下来输出的数据0x0c、0x0d、0x0c、0x0c，是在wren=1期间，由数据输入端data写入到地址04、05、06、07中的数据；
接下来继续输出0xb0、0xb6……，则仍然为mif中对应地址的初始化数据。
说明
：在编译过程中，如果使用cycloneII器件，可能会出现错误“
Error: M4K memory block WYSIWYG primitive……
”，解决办法为：
【ASSIGNMENTS 】/【 SETTING】，找到如下位置，在name中输入“CYCLONEII_SAFE_WRITE”，在DEFAULT SETTING中输入“VERIFIED_SAFE”；
然后点击add按钮：
方法二、使用verilog纯文本的描述方式：
生成同样功能的RAM块，代码如下：
[url=]
[/url]
module
RAM1P(
input
[
6
:
0
] address,
input
clock,
input
[
7
:
0
] data,
input
wren,
output
[
7
:
0
] q);(
* ram_init_file =
"
TEST1.mif
"
*)
reg
[
7
:
0
] mem[
127
:
0
];
always
@(
posedge
clock)
if
(wren) mem[address] <= data;
/*
在时钟的上升沿写入数据
*/
assign
q =
mem[address];
endmodule
[url=]
[/url]
注意此时mif文件载入RAM的方法，是利用文本描述的方式实现的，此种方式有一个缺点，就是不能在modelsim中进行仿真：
(* ram_init_file = "TEST1.mif " *) reg [7:0] mem[127:0];
对比两种方法的优缺点：
经过QuartusII的编译报告可以看出，方法2比方法1相比，占用了很多的LE，同时还使用了1024个register，故方法2是十分不经济的，这里给出只是提供一个参考，便于理解LPM_RAM的工作方式，平时应用时，建议使用方法1来构建RAM。
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[/url][/url]
[/url][/url]