FPGA双口RAM使用

最新推荐文章于 2025-05-08 15:58:52 发布

学习ing的青年

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文章标签： fpga开发

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_42761380/article/details/130278142

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本文详细介绍了FPGA芯片中的双口RAM模块，包括Simple双口RAM和True双口RAM的区别，以及它们在数据读写、时钟配置和内存分配方面的特点。实验目的是理解如何合理利用这些硬件资源。文中还提供了配置示例，如时钟选择、内存大小和位宽设置，并给出了一个简单的测试代码来演示双口RAM的使用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

模块名称： dpram() IP Core

双口RAM，有俩组数据线和地址线，读写可以同时进行，FIFO读写可以同时进行，可以看作是双口。分为Simple two-dual RAM和true two-dual RAM。简单双口RAM，一个端口只读，另一个端口只写，且写入和读取的时钟可以不同，位宽比可以不是1:1；而双口RAM两个端口都分别带有读写端口，可以在没有干扰的情况下进行读写，彼此互不干扰。

主要功能：调用内部的资源，实现数据的读/写功能

实验目的：了解这些芯片专用硬件资源的情况下，将其合理的应用到对应的系统中

FPGA 芯片的内部结构：在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

1、针对上面的结构图，我们可以看到几个信号线

data[7:0],表示的是即将写入的数据

wraddress [4:0]: 表示的是数据要写入或者说是数据要存入的地址

wren ：表示数据写入使能信号

readdress[4:0] ：表示读取数据的地址

q[7:0 ]: 表示的是读取的该地址的数据。

clk : 时钟
2、如何使用双端口ram模块

① 一个读端口，一个写端口

②两个都是读/写端口

3、内存结构单元的大小

1、使用字节作为一个存取单

2、使用bit作为一个存取单元

ram 配置的类型
在这里插入图片描述
对双口RAM【类似与电脑的内存条空间】的解释

1、选择开辟的8bit（我们在上一张配置的结果中选择的是一个字节）的内存大小，这里是选择了 256字节

2、使用不同的数据对应着不同的位宽

理解：这个的话就类似与整体的数据大小（size）和address的分配的一种对应关系

由上述 256字节来说

假设我们使用 8位数据输入，那么address就是[7:0]的地址

那么，如果在输出端配置的是：

① 8位数据输出，即q[7:0] ,那么 rdaddress也是 [7:0]

②16位数据输出，即q[15:0]，那么 rdaddress就是[6:0]即可

也就是说，输入和输出是不一定都是相匹配的，可以根据自己的需求进行更改。

3、申请内存的分配的结构类型

默认选 auto（自动分配内存）， M9K 和LCs的还不太了解。
在这里插入图片描述
1、第一个是时钟的配置
①选用单时钟
②读和写使用不同的时钟
③输入和输出使用不同的时钟

2、是否要创建读使能信号

下面的配置主要针对的是大于8位的位宽来进行配置的（暂时不管）
在这里插入图片描述
1、是否要使用寄存器（默认选择使用即可）

2、创建一个时钟使能信号（不用）

3、创建一个寄存器清零信号（暂时不用）
在这里插入图片描述
本次我们使用的读和写数据使用的是同一个时钟，当我们同时在读和写同一个地址的数据的时候，我们需要认为此时q输出的数据是:

① 读取之前的数据

② 我不关心是之前的还是当前写入的（本次选用的是下面的方案）
在这里插入图片描述
1、如何初始化你的内存（RAM）

① 让其保持空白

②使用mif文件对内存进行初始化

在这里插入图片描述
next

直接finish
本实验主要是熟悉和了解ram的使用：

以下是个人总结：

1、了解ram，其实ram就是我们说的内存，但是在我们实现的时候，就是要对内存执行【读/写】两个操作。

我们一般来说，写操作就是将输入写入到指定的地址中，【读】操作就是将存在在某个地址的数据读取出来。

生活实例：

这个可以理解为我们图书馆里面的书架，每个格子里面都可以存放书本（注：是任意或者非固定目标的书本），然后每个格子里面也各有标号。当我们需要读取的时候，只要对对应的格子编号，就可以找我我们要的书。

这个和ram是类似的，也就是说，地址里面的数据是可以根据自己的想法来改变的。
生成的dpram.v

// megafunction wizard: %RAM: 2-PORT%
// GENERATION: STANDARD
// VERSION: WM1.0
// MODULE: altsyncram 

// ============================================================
// File Name: dpram.v
// Megafunction Name(s):
// 			altsyncram
//
// Simulation Library Files(s):
// 			altera_mf
// ============================================================
// ************************************************************
// THIS IS A WIZARD-GENERATED FILE. DO NOT EDIT THIS FILE!
//
// 13.0.0 Build 156 04/24/2013 SJ Full Version
// ************************************************************


//Copyright (C) 1991-2013 Altera Corporation
//Your use of Altera Corporation's design tools, logic functions 
//and other software and tools, and its AMPP partner logic 
//functions, and any output files from any of the foregoing 
//(including device programming or simulation files), and any 
//associated documentation or information are expressly subject 
//to the terms and conditions of the Altera Program License 
//Subscription Agreement, Altera MegaCore Function License 
//Agreement, or other applicable license agreement, including, 
//without limitation, that your use is for the sole purpose of 
//programming logic devices manufactured by Altera and sold by 
//Altera or its authorized distributors.  Please refer to the 
//applicable agreement for further details.


// synopsys translate_off
`timescale 1 ps / 1 ps
// synopsys translate_on
module dpram (
	clock,
	data,
	rdaddress,
	wraddress,
	wren,
	q);

	input	  clock;
	input	[7:0]  data;
	input	[7:0]  rdaddress;
	input	[7:0]  wraddress;
	input	  wren;
	output	[7:0]  q;
`ifndef ALTERA_RESERVED_QIS
// synopsys translate_off
`endif
	tri1	  clock;
	tri0	  wren;
`ifndef ALTERA_RESERVED_QIS
// synopsys translate_on
`endif

	wire [7:0] sub_wire0;
	wire [7:0] q = sub_wire0[7:0];

	altsyncram	altsyncram_component (
				.address_a (wraddress),
				.clock0 (clock),
				.data_a (data),
				.wren_a (wren),
				.address_b (rdaddress),
				.q_b (sub_wire0),
				.aclr0 (1'b0),
				.aclr1 (1'b0),
				.addressstall_a (1'b0),
				.addressstall_b (1'b0),
				.byteena_a (1'b1),
				.byteena_b (1'b1),
				.clock1 (1'b1),
				.clocken0 (1'b1),
				.clocken1 (1'b1),
				.clocken2 (1'b1),
				.clocken3 (1'b1),
				.data_b ({8{1'b1}}),
				.eccstatus (),
				.q_a (),
				.rden_a (1'b1),
				.rden_b (1'b1),
				.wren_b (1'b0));
	defparam
		altsyncram_component.address_aclr_b = "NONE",
		altsyncram_component.address_reg_b = "CLOCK0",
		altsyncram_component.clock_enable_input_a = "BYPASS",
		altsyncram_component.clock_enable_input_b = "BYPASS",
		altsyncram_component.clock_enable_output_b = "BYPASS",
		altsyncram_component.intended_device_family = "Cyclone IV E",
		altsyncram_component.lpm_type = "altsyncram",
		altsyncram_component.numwords_a = 256,
		altsyncram_component.numwords_b = 256,
		altsyncram_component.operation_mode = "DUAL_PORT",
		altsyncram_component.outdata_aclr_b = "NONE",
		altsyncram_component.outdata_reg_b = "CLOCK0",
		altsyncram_component.power_up_uninitialized = "FALSE",
		altsyncram_component.read_during_write_mode_mixed_ports = "DONT_CARE",
		altsyncram_component.widthad_a = 8,
		altsyncram_component.widthad_b = 8,
		altsyncram_component.width_a = 8,
		altsyncram_component.width_b = 8,
		altsyncram_component.width_byteena_a = 1;


endmodule

// ============================================================
// CNX file retrieval info
// ============================================================
// Retrieval info: PRIVATE: ADDRESSSTALL_A NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: ADDRESSSTALL_B NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: BYTEENA_ACLR_A NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: BYTEENA_ACLR_B NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: BYTE_ENABLE_A NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: BYTE_ENABLE_B NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: BYTE_SIZE NUMERIC "8"
// Retrieval info: PRIVATE: BlankMemory NUMERIC "1"
// Retrieval info: PRIVATE: CLOCK_ENABLE_INPUT_A NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: CLOCK_ENABLE_INPUT_B NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: CLOCK_ENABLE_OUTPUT_A NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: CLOCK_ENABLE_OUTPUT_B NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: CLRdata NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: CLRq NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: CLRrdaddress NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: CLRrren NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: CLRwraddress NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: CLRwren NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: Clock NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: Clock_A NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: Clock_B NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: IMPLEMENT_IN_LES NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: INDATA_ACLR_B NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: INDATA_REG_B NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: INIT_FILE_LAYOUT STRING "PORT_B"
// Retrieval info: PRIVATE: INIT_TO_SIM_X NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: INTENDED_DEVICE_FAMILY STRING "Cyclone IV E"
// Retrieval info: PRIVATE: JTAG_ENABLED NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: JTAG_ID STRING "NONE"
// Retrieval info: PRIVATE: MAXIMUM_DEPTH NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: MEMSIZE NUMERIC "2048"
// Retrieval info: PRIVATE: MEM_IN_BITS NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: MIFfilename STRING ""
// Retrieval info: PRIVATE: OPERATION_MODE NUMERIC "2"
// Retrieval info: PRIVATE: OUTDATA_ACLR_B NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: OUTDATA_REG_B NUMERIC "1"
// Retrieval info: PRIVATE: RAM_BLOCK_TYPE NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: READ_DURING_WRITE_MODE_MIXED_PORTS NUMERIC "2"
// Retrieval info: PRIVATE: READ_DURING_WRITE_MODE_PORT_A NUMERIC "3"
// Retrieval info: PRIVATE: READ_DURING_WRITE_MODE_PORT_B NUMERIC "3"
// Retrieval info: PRIVATE: REGdata NUMERIC "1"
// Retrieval info: PRIVATE: REGq NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: REGrdaddress NUMERIC "1"
// Retrieval info: PRIVATE: REGrren NUMERIC "1"
// Retrieval info: PRIVATE: REGwraddress NUMERIC "1"
// Retrieval info: PRIVATE: REGwren NUMERIC "1"
// Retrieval info: PRIVATE: SYNTH_WRAPPER_GEN_POSTFIX STRING "0"
// Retrieval info: PRIVATE: USE_DIFF_CLKEN NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: UseDPRAM NUMERIC "1"
// Retrieval info: PRIVATE: VarWidth NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: WIDTH_READ_A NUMERIC "8"
// Retrieval info: PRIVATE: WIDTH_READ_B NUMERIC "8"
// Retrieval info: PRIVATE: WIDTH_WRITE_A NUMERIC "8"
// Retrieval info: PRIVATE: WIDTH_WRITE_B NUMERIC "8"
// Retrieval info: PRIVATE: WRADDR_ACLR_B NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: WRADDR_REG_B NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: WRCTRL_ACLR_B NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: enable NUMERIC "0"
// Retrieval info: PRIVATE: rden NUMERIC "0"
// Retrieval info: LIBRARY: altera_mf altera_mf.altera_mf_components.all
// Retrieval info: CONSTANT: ADDRESS_ACLR_B STRING "NONE"
// Retrieval info: CONSTANT: ADDRESS_REG_B STRING "CLOCK0"
// Retrieval info: CONSTANT: CLOCK_ENABLE_INPUT_A STRING "BYPASS"
// Retrieval info: CONSTANT: CLOCK_ENABLE_INPUT_B STRING "BYPASS"
// Retrieval info: CONSTANT: CLOCK_ENABLE_OUTPUT_B STRING "BYPASS"
// Retrieval info: CONSTANT: INTENDED_DEVICE_FAMILY STRING "Cyclone IV E"
// Retrieval info: CONSTANT: LPM_TYPE STRING "altsyncram"
// Retrieval info: CONSTANT: NUMWORDS_A NUMERIC "256"
// Retrieval info: CONSTANT: NUMWORDS_B NUMERIC "256"
// Retrieval info: CONSTANT: OPERATION_MODE STRING "DUAL_PORT"
// Retrieval info: CONSTANT: OUTDATA_ACLR_B STRING "NONE"
// Retrieval info: CONSTANT: OUTDATA_REG_B STRING "CLOCK0"
// Retrieval info: CONSTANT: POWER_UP_UNINITIALIZED STRING "FALSE"
// Retrieval info: CONSTANT: READ_DURING_WRITE_MODE_MIXED_PORTS STRING "DONT_CARE"
// Retrieval info: CONSTANT: WIDTHAD_A NUMERIC "8"
// Retrieval info: CONSTANT: WIDTHAD_B NUMERIC "8"
// Retrieval info: CONSTANT: WIDTH_A NUMERIC "8"
// Retrieval info: CONSTANT: WIDTH_B NUMERIC "8"
// Retrieval info: CONSTANT: WIDTH_BYTEENA_A NUMERIC "1"
// Retrieval info: USED_PORT: clock 0 0 0 0 INPUT VCC "clock"
// Retrieval info: USED_PORT: data 0 0 8 0 INPUT NODEFVAL "data[7..0]"
// Retrieval info: USED_PORT: q 0 0 8 0 OUTPUT NODEFVAL "q[7..0]"
// Retrieval info: USED_PORT: rdaddress 0 0 8 0 INPUT NODEFVAL "rdaddress[7..0]"
// Retrieval info: USED_PORT: wraddress 0 0 8 0 INPUT NODEFVAL "wraddress[7..0]"
// Retrieval info: USED_PORT: wren 0 0 0 0 INPUT GND "wren"
// Retrieval info: CONNECT: @address_a 0 0 8 0 wraddress 0 0 8 0
// Retrieval info: CONNECT: @address_b 0 0 8 0 rdaddress 0 0 8 0
// Retrieval info: CONNECT: @clock0 0 0 0 0 clock 0 0 0 0
// Retrieval info: CONNECT: @data_a 0 0 8 0 data 0 0 8 0
// Retrieval info: CONNECT: @wren_a 0 0 0 0 wren 0 0 0 0
// Retrieval info: CONNECT: q 0 0 8 0 @q_b 0 0 8 0
// Retrieval info: GEN_FILE: TYPE_NORMAL dpram.v TRUE
// Retrieval info: GEN_FILE: TYPE_NORMAL dpram.inc FALSE
// Retrieval info: GEN_FILE: TYPE_NORMAL dpram.cmp FALSE
// Retrieval info: GEN_FILE: TYPE_NORMAL dpram.bsf FALSE
// Retrieval info: GEN_FILE: TYPE_NORMAL dpram_inst.v FALSE
// Retrieval info: GEN_FILE: TYPE_NORMAL dpram_bb.v TRUE
// Retrieval info: LIB_FILE: altera_mf

测试代码：

`timescale 1ns/1ns

`define clk_period 20

module dpram_tb;

	reg clock;
	reg [7:0]data;
	reg [7:0]rdaddress;
	reg [7:0]wraddress;
	reg wren;
	
	wire [7:0]q;
	
	integer i;
	
	dpram dpram0(
		.clock(clock),
		.data(data),
		.rdaddress(rdaddress),
		.wraddress(wraddress),
		.wren(wren),
		.q(q)
	);
	
	initial clock = 1;
	always#(`clk_period/2)clock = ~clock;
	
	initial begin
		data = 0;
		rdaddress = 30;
		wraddress = 0;
		wren = 0;
		#(`clk_period*20 +1 );
		for (i=0;i<=15;i=i+1)begin
			wren = 1;
			data = 255 - i;
			wraddress = i;
			#`clk_period;
		end
		wren = 0;
		#(`clk_period*20);
		for (i=0;i<=15;i=i+1)begin
			rdaddress = i;
			#`clk_period;
		end
		#(`clk_period*20);
		$stop;	
	end

endmodule