FPGA学习之IP核配置RAM_ram wea

简介

Xilinx7系列器件的存储器资源是由一系列存储器模块组成的。通过对这些BRAM进行配置，就可以实现各种存储器的功能，如RAM,ROM,FIFO以及移位存储器。
Vivado自带了BMG IP核，可配置成RAM或ROM。RAM是一种随机存取存储器，不仅可以存储数据，而且可以对存储的数据进行修改。而ROM是只读的，正常工作时只能读出数据而不能写数据。（因为不能写数据，所以ROM需要导入初始值)

配置思路

配置成RAM：
分为真双端口RAM（两个端口都可以用来读/写）、伪双端口RAM（两个端口只能一个读一个写）和单端口RAM（只有一个端口，可以读/写）。单端口RAM只有一组数据总线、地址总线和其他控制信号，双端口就有两组。

各个端口功能描述：
DINA：RAM端口 A写数据信号。
ADDRA：RAM端口 A读写地址信号，对于单端口 RAM来说，读地址和写地址共用同该地址线。
WEA：RAM端口 A写使能信号，高电平表示向 RAM中写入数据，低电平表示从 RAM中读出数据。
ENA：端口 A的使能信号，高电平表示使能端口 A，低电平表示端口 A被禁止，禁止后端口 A上的读写操作都会变成无效。另外 ENA信号是可选的，当取消该使能信号后， RAM会一直处于有效状态。
RSTA：RAM端口 A复位信号，可配置成高电平或者低电平复位，该复位信号是一个可选信号。
REGCEA：RAM端口 A输出寄存器使能信号，当 REGCEA为高电平时， DOUTA保持最后一次输出的数据， REGCEA同样是一个可选信号。
CLKA ：RAM端口 A的时钟信号。
DOUTA ：RAM端口 A读出的数据。

程序代码

实验任务：配置成单端口RAM，完成读写RAM的操作，并执行行为仿真。
硬件设计：输入端口只有系统时钟和系统复位。

具体配置思维导图如上。
注意：ram_rw模块设置了读/写什么，读/写进去哪里，也就是数据和地址。
ram_rw.v

module ram_rw(
    input               clk        ,  //时钟信号
    input               rst_n      ,  //复位信号，低电平有效
    
    output              ram_en     ,  //ram使能信号
    output              ram_wea    ,  //ram读写选择
    output  reg  [4:0]  ram_addr   ,  //ram读写地址
    output  reg  [7:0]  ram_wr_data,  //ram写数据
    input        [7:0]  ram_rd_data   //ram读数据        
    );

//reg define
reg    [5:0]  rw_cnt ;                //读写控制计数器

//*****************************************************
//**                    main code
//*****************************************************

//控制RAM使能信号
assign ram_en = rst_n;
//rw_cnt计数范围在0~31,写入数据;32~63时,读出数据
assign ram_wea = (rw_cnt <= 6'd31 && ram_en == 1'b1) ? 1'b1 : 1'b0;

//读写控制计数器,计数器范围0~63
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(rst_n == 1'b0)
        rw_cnt <= 1'b0;    
    else if(rw_cnt == 6'd63)
        rw_cnt <= 1'b0;
    else
        rw_cnt <= rw_cnt + 1'b1;    
end  

//产生RAM写数据
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(rst_n == 1'b0)
        ram_wr_data <= 1'b0;  
    else if(rw_cnt <= 6'd31)  //在计数器的0-31范围内，RAM写地址累加
        ram_wr_data <= ram_wr_data + 1'b1;
    else
        ram_wr_data <= 1'b0 ;   
end  

//读写地址信号 范围：0~31
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(rst_n == 1'b0)
        ram_addr <= 1'b0;
    else if(ram_addr == 5'd31)
        ram_addr <= 1'b0;
    else    
        ram_addr <= ram_addr + 1'b1;
end
endmodule
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53

此模块主要涉及到计数器的应用，较为简单。
顶层模块ip_ram.v

module ip_ram(
    input         sys_clk ,  //系统时钟
    input         sys_rst_n  //系统复位，低电平有效
    );

//wire define
wire             ram_en      ;  //RAM使能    
wire             ram_wea     ;  //ram读写使能信号,高电平写入,低电平读出 
wire    [4:0]    ram_addr    ;  //ram读写地址 
wire    [7:0]    ram_wr_data ;  //ram写数据  
wire    [7:0]    ram_rd_data ;  //ram读数据  

//*****************************************************
//**                    main code
//*****************************************************

//ram读写模块
ram_rw  u_ram_rw(
    .clk            (sys_clk     ),
    .rst_n          (sys_rst_n   ),
	//RAM
	.ram_en         (ram_en      ),
    .ram_wea        (ram_wea     ),
    .ram_addr       (ram_addr    ),
    .ram_wr_data    (ram_wr_data ),
    .ram_rd_data    (ram_rd_data )
    );

//ram ip核
blk_mem_gen_0  blk_mem_gen_0 (
	.clka  (sys_clk      ),  // input wire clka
	.ena   (ram_en       ),  // input wire ena	
	.wea   (ram_wea      ),  // input wire [0 : 0] wea
	.addra (ram_addr     ),  // input wire [4 : 0] addra
	.dina  (ram_wr_data  ),  // input wire [7 : 0] dina
	.douta (ram_rd_data  )  // output wire [7 : 0] douta
);

endmodule
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40

tb_ip_ram.v

module tb_ip_ram();

reg sys_clk;
reg sys_rst_n;

always #10 sys_clk = ~sys_clk;

initial begin
    sys_clk = 1'b0;
    sys_rst_n = 1'b0;
    #200
    sys_rst_n = 1'b1;
    #5000
    sys_rst_n = 1'b0;
end

ip_ram u_ip_ram(
    .sys_clk (sys_clk),
    .sys_rst_n (sys_rst_n)
);

endmodule
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

那么如何配置成ROM呢?
只需要在配置页面，选择单端口ROM，宽度选择24，在nodepad++打开coe文件查看深度，同样流水线寄存器不需要，之后导入初始值即可。