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Xilinx之RAM使用指南

发布时间:2017/7/18

一、 RAM 分类
XILINX 的 RAM 可分为三种,分别是:单口 RAM,简化双口 RAM 和真双口 RAM。如下 图所示:

图1 单口 RAM

图1 单口 RAM

图2 简化双口 RAM A 口写入数据,B 口读数据

图2 简化双口 RAM A 口写入数据,B 口读数据

图3 真双口 RAM A,B 任意一个口都可以读写数据,可从 A 写入,B 读数据

图3 真双口 RAM A,B 任意一个口都可以读写数据,可从 A 写入,B 读数据

二、选择数据位宽和深度
Block RAM 的数据位宽为 1-1152bit,深度取决于所选择 FPGA 器件中 block 的数量。超出地址范围之外的写操作,写进去的数据不会与存储器件中的数据冲突。 读超出地址范围之 外数据将会返回无效数据。注意, 当对超出范围的地址进行操作的时候, 不能置位 set 或 reset信号,因为这仍然会读出无效数据。

三、操作模式
每个端口的操作模式决定了此端口的读和写之间关系。端口 A 和 B 可以独立配置为以 下三种模式中任一模式:写优先模式,读优先模式,不改变模式。这些模式详解见下面。当 A 和 B 端口地址有冲突时,操作模式就会影响 A 和 B 口之间关系。

1.写优先模式(write first mode):
在写优先模式中,输入数据被自动写入存储器件中,并且出现在数据输出端口。时序见下图。这种传输模式增强了在同一端口写操作时使用数据输出总线的灵活性。(即输入数据的同时自动写进存储器和驱动数据到数据输出端)

图4 写优先操作模式

图4 写优先操作模式

2.读优先模式(read first mode):
在读优先模式中,预先存储在写地址中的数据会被输出,而输入数据被存入存储器件中。这种模式见下图。(即以前写进当前写地址的数据出现在数据输出端,此时输入的数据被保存到存储器中)

图5 读优先模式

图5 读优先模式

3.不改变模式(no-change mode):
在不改变模式中,输出锁存在写操作时候保持不变,见下图。在同一端口 的写操作不会对数据输出端口产生影响,输出仍然是以前的读数据。(即输出锁存器保持不改变在写操作期间。说明在写期间输出端不会输出写期间地址的数据,不管以前保存数据还是现在的输入数据)

图6 不改变模式

图6 不改变模式

四、数据位宽比例
Block RAM 产生器支持端口 A 和 B 的位宽不同。即DINA,DINB,DOUA,DOUTB 位宽可以互 不相同。支持 1:32 到 32:1 之间的比例,端口 A 的宽度最大可达端口 B 的 32 倍,反之亦然。

例如一个 A 口位宽 32bit 深度 2048 的真双口RAM, 如果 B 端口宽度为 8bit 深度为 8192。 那么 A 地址总线位宽为11bits, 地址总线位宽为 13bits。 B 数据存在 little-endian 中, 见下图。 An 是相对 A 端口在地址 n 的数据,Bn 是相对于 B 端口在地址 n 的数据。A0 由 B3,B2,B1,B0 构成。(双端口有独立的地址和数据总线以及控制信号,但仍访问同一个存储空间,数据宽度可以不相同,深度和数据宽度比例成反比。各端口地址是各自端口读或写的最宽地址的宽度。)

图7 数据位宽比例示意图

图7 数据位宽比例示意图

五、比特写功能(Byte_Write)
比特写功能在 8bit 或 9bit 一字节时候都有效。当使用 8bit 一字节时候,没有优先级位,而且存储宽度限定为 8bit 的倍数。当用 9bit 一字节时候,每一个字节都包含一个优先级位,存储位宽限定为9bit 的倍数。