目录
- 前言
- 一、存储器的分类
- 二、实验任务
- 三 、简单（伪）双端口
- 四、程序设计
- 4.1 模块
- 4.2 时序分析
- 4.3 RTL代码
- ram_wr 写模块
- 2.ram_rd 写模块
- 3.top模块
- 五、仿真
前言
笔者在最近的存储器学习时，遇到了一些问题，为此笔者用本篇博客来记录一下有关存储器的一些知识点
一、存储器的分类
在FPGA中，存储器主要分为两类。RAM和ROM，网上对其的分类有很多，比较杂乱，为此笔者做了一张mindmap，希望能使得知识框架更为清晰
笔者主要总结了关于一些主流存储器的功能以及基本功能介绍
二、实验任务
本次笔者将设计一个深度为64，宽度为6的伪双向端口RAM
三 、简单（伪）双端口
关于这方面的介绍，笔者必要参考了xlinx的官方文档pg058，在此笔者给出自己的一些学习经验
除去纠错端口后，其余的端口与单端口一样，为此读者不做过多阐述
重难点！
关于三种工作模式
1、Write First Mode
笔者将xlinx文档资料中关于写优先这一方面的时序找出来了，应该还是很好理解的
写优先即为写入的数据同时放入地址和输出，而原先地址的数据则被覆盖，例如 bb，cc，里面的内容被覆盖为了1111,2222
2、Read First Mode
读优先则会将地址上原先的数据给输出，然后将写入数据放到地址当中。
3、NO Change
这个模式则不管输入的数据，输出数据一直为写使能信号来之前的前一个信号对应的地址
希望读者能理解这三种模式，本次实验我们采取第三种No change模式
四、程序设计
4.1 模块
本次实验需要用到三个模块，读模块，写模块，以及xlinx自带的RAMip模块
三个模块之间的关系如图
4.2 时序分析
需要注意的是，笔者引入了一个flag变量，来消除读写冲突的问题
4.3 RTL代码
ram_wr 写模块
module ram_wr (
input clk,
input rst_n,
output reg ram_wr_en,
output ram_wr_we,
output [7:0] ram_wr_data, //ram深度8
output reg [5:0] ram_wr_addr, //ram宽度6
output reg [5:0] flag
);
assign ram_wr_we = ram_wr_en; //这是写模块，使能信号拉高之后，即进入写模式
assign ram_wr_data = {2'b0,ram_wr_addr} ;
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin //使能信号拉高
if(!rst_n)
ram_wr_en <= 1'b0;
else
ram_wr_en <= 1'b1;
end
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin //为ram_wr_addr写入数据
if(!rst_n)
ram_wr_addr <= 6'b0;
else if(ram_wr_en && ram_wr_addr < 6'd63)
ram_wr_addr <= ram_wr_addr + 1;
else
ram_wr_addr <= 6'b0;
end
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin //为了避免读写冲突，ram_wr_addr到31之后，进入读模式
if(!rst_n)
flag <= 6'd0;
else if(ram_wr_addr == 6'd31)
flag <= 6'd1;
else
flag <= flag;
end
endmodule
2.ram_rd 写模块
module ram_rd(
input clk,
input rst_n,
input [7:0] ram_rd_data,
input flag,
output ram_rd_en,
output reg [5:0] ram_rd_addr
);
assign ram_rd_en = flag; //使能信号和flag信号同步
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if(!rst_n)
ram_rd_addr <= 6'd0;
else if(ram_rd_en && ram_rd_addr <= 6'd63)
ram_rd_addr <= ram_rd_addr + 1; // 地址赋值，在0~63之间循环
else
ram_rd_addr <= 0;
end
endmodule
3.top模块
module ip_2port_ram(
input sys_clk,
input sys_rst_n
);
wire ram_wr_en;
wire ram_wr_we;
wire [7:0] ram_wr_data;
wire [5:0] ram_wr_addr;
wire [7:0] ram_rd_data;
wire ram_rd_en;
wire [5:0] ram_rd_addr;
wire flag;
ram_wr u_ram_wr(
.clk (sys_clk),
.rst_n (sys_rst_n),
.ram_wr_en (ram_wr_en),
.ram_wr_we (ram_wr_we),
.ram_wr_data (ram_wr_data),
.ram_wr_addr (ram_wr_addr),
.flag (flag)
);
ram_rd u_ram_rd(
.clk (sys_clk),
.rst_n (sys_rst_n),
.ram_rd_data (ram_rd_data),
.flag (flag),
.ram_rd_en (ram_rd_en),
.ram_rd_addr (ram_rd_addr)
);
blk_mem_gen_0 u_blk_mem_gen_0 (
.clka (sys_clk), // input wire clka
.ena (ram_wr_en), // input wire ena
.wea (ram_wr_we), // input wire [0 : 0] wea
.addra (ram_wr_addr), // input wire [5 : 0] addra
.dina (ram_wr_data), // input wire [7 : 0] dina
.clkb (sys_clk), // input wire clkb
.enb (ram_rd_en), // input wire enb
.addrb (ram_rd_addr), // input wire [5 : 0] addrb
.doutb (ram_rd_data) // output wire [7 : 0] doutb
);
endmodule
在此读者做一下说明，为了使用xlinx自带的RAMip核模块，我们需要提前做一点设置
在vivado的ip库中搜索ram，找到block memory generator，并进行如下设置
其余保持默认
设置好ip核后，可找到xlinx提供的例化模板，根据自己的模块名代入即可
五、仿真
Testbench代码
`timescale 1ns/1ns //仿真的单位/仿真的精度s
module tb_ip_2port_ram();
parameter CLK_PERIOD = 20;
reg sys_clk; //周期20ns
reg sys_rst_n;
initial begin
sys_clk <= 1'b0;
sys_rst_n <=1'b0;
#200
sys_rst_n <= 1'b1;
end
always #(CLK_PERIOD/2) sys_clk = ~sys_clk;
ip_2port_ram u_ip_2port_ram (
.sys_clk (sys_clk),
.sys_rst_n (sys_rst_n)
);
endmodule
模块仅有两个激励，所以仿真代码还是很好写的
vivado和modelsim联合仿真波形
代码与时序验证成功，结果正确
