技术分享 | FPGA中block ram的特殊用法列举
发布时间2020-10-27
在FPGA中block ram是很常见的硬核资源，合理的利用这些硬件资源一定程度上可以优化整个设计，节约资源利用率，充分开发FPGA芯片中的潜在价值，本文根据前人总结的一些用法，结合黄金城集团科技FPGA做简单总结，说明基本原理。
基本原理如下：
以1K*9bit双端口配置模式为例，一个bram9k，可以当作两个512*9k rom
将A端口的地址最高位固定接0，B端口的地址最高位固定接1，则通过A端口只能访问0~511的地址空间，通过B端口只能访问512~1023地址空间，互不冲突，相当于两个小容量的rom
用法二：用作并行数据的多周期延时
基本原理如下：
将bram例化成简单双端口模式，并将写端口固定使能为写，读端口固定使能为读。
将ram模式配置成 “读优先模式”，每次在写某个地址之前会先把该地址的数据输出
用一个模长为N(N=4)的计数器，反复向ram中写数据，会得到一个延时为N+1的输出数据
如下图：
用法三：用作高速大规模计数器
基本原理如下：
以9Kbit bram为例，设置成双端口，1k*9bit模式
A端口doa[7:0]是低8bit 计数器输出，doa[8]是进位信号，给到B端口的使能
B端口dob[7:0]是高8bit计数器输出。
由于B端口数据有一个周期延时，将A端口数据延时一个周期之后与B端口构成16bit计数器
也即一个9Kbit bram可以构造成一个16bit的计数器
设计原型是两个8bit的计数器级联构造16bit计数
rom初始化文件
addr | vaule |
0 | 1 |
1 | 2 |
2 | 3 |
3 | 4 |
… | … |
254 | 255 |
255 | 256 |
256 | 0 |
… | 0 |
1023 | 0 |
用法四：构造高速复杂的状态机
一般状态机原理框图如下：
基于rom的状态机原理如下：
首先明确 状态划分，状态跳转条件，状态输出
将现态输出与输入给到rom_a的地址端，初始化值为输出值
将现态输出与跳转条件给到rom_b的地址端，初始化值为次态输出
若状态不多，可以将rom_a与rom_b合并成一个真双口的rom
关于更多细节请参考如下相关文档：
1. 《基于FPGA的数字信号处理》 高亚军 电子工业出版社
2. EF2_datahseet_V3.9
