vivado 仿真ram,rom和fifo

FIFO、RAM、ROM学习文档

一、FIFO

1. read latency问题

FIFO有两种读模式，第一种是标准fifo，这种模式下读使能为1之后，要延迟一个时钟周期之后fifo输出的第一个数据才是第一个写入fifo的数据。如下图所示：

蓝色信号为读使能，18为fifo第一个写入的数据。

第二种是first-word fall through, 这种模式下读使能为1之后，不延迟时钟周期。

2．仿真时一直出现问题，full和empty信号一直飘红，后来发现是初始信号full设置的初值问题。

 

图中的full flags reset value开始为1，需要设置为0。

3.data count信号

Data count信号是在写入数据是开始从0开始加1，一直加到写满，加到1023（即写满）后为0，此时开始读的话，从0开始减1，减到1为止。（即读空）后为0。

4.wr_ack信号时wr_en的写入数据状态，成功写入一个数据后为1。即相当于wr_en的一个延时信号

5.valid信号，在standard fifo中，rd_en信号为1的下一个时钟valid为1，在first模式中，rd_en为1，valid为1。即此信号为1时，读出的信号为有效信号。

6.empty和full信号，standard模式写入一个数据后empty由1变为0，或者读完全部数据后由0变为1。almost_empty与almost_full相当于full和empty的展宽信号，在full与empty为1的前一个时钟周期它为1.在full与empty为0的后一个时钟周期它为0。如果是first模式，要写入三个数据后empty才由1变为0，同样的，full信号在standard模式时，数据写到1023后面的0时才变为1，而first模式，在数据写到1022时full就变为1。

7.underflow与overflow信号有图可以看出，当信号写满fifo时，wr_en还为1时，此时overflow为1，同样的，若读空时，rd_en还为1，underflow为1。

这里要注意读写使能的信号给定，不然只给定一个信号的时候，很容易出现full,empty信号出现X的情况。

always @(posedge clk or posedge rst)begin

  if(rst)begin

      wr_en <= 1'b0;

      rd_en <= 1'b0;

  end

  else begin

       if((!full)&(!rd_en))

       begin

           wr_en <= 1'b1;

            rd_en <= 1'b0;

         end

         else if(!empty)begin

          wr_en <= 1'b0;

          rd_en <= 1'b1;

      end

      else begin

         rd_en <= 1'b0;

         end

end 

例如这里初始化和if条件中，wr_en和rd_en都需要给定值。

8.当读写时钟不一样时，即异步fifo时，开始写入数据时，这里设定wr_clk为50MHZ，数据位为10位，rd_clk为100MHZ，数据位为5位，开始写数据时，wr_data_count开始从0累加到1023，同时rd_data_count从0累加到2042（跟着wr_clk,每次累加2）。读信号为1的下一个周期一直到full为0期间，wr_data_count保持1023不变，但在rd为1的下一个周期开始时，rd_data_count已经开始随着rd_clk变化了，每读一个数据，rd_data_count减1。开始读数据后，full信号为0后，wr_data_count开始随着wr_clk自减1。（我也不知道为啥full信号持续时间这么长）

9.prog_full与prog_empty与wr_data_count,rd_data_count有关，当rd_data_count为2(与empty threshold assert value设定的值有关-2)时，prog_empty为1。wr_data_count为1019(与full threshold assert value设定的值有关-2)时，prog_full为1。

二、RAM

  这里实验是使用RAM的真双口ram做的，这里的输入信号和输出信号相差一个时钟，即当din信号给定，地址开始加时，douta或doutb延迟2个时钟周期得到din的值，这里需要注意的问题是A口和B口是共享同一个内存地址的，即addra[0]写入的值，用addrb[0]也可读取出来。

 

第二个实验是用single RAM做的，开始为了验证wea和ena各自的作用，将ena当作读使能的时候有以下结果：

此时dout一直为0，说明写使能无效。

  之后将ena置1，其它不变，可以得到以下结果：

说明ena不是读使能，是整个ram的使能信号，局部放大看：

  可以看出，douta比dina延迟两个时钟，即输出信号有两个时钟的延迟，另外，从图中可以看出wea为0时，只要地址在加，douta就有数据。说明ram读数据是通过地址来读的，只要使能信号为1，地址在加，内存有数据，读数据就有效。

三、ROM

  可以看出，使能信号给出之后，douta数据延迟输出2个时钟，和ram类似。

在实验过程中，coe文件加载不了，原因之一是有中文路径，另外一个原因是深度给的不够，改了路径后成功加载，改了深度后validate通过。