FPGA设计中RAM的一些基本概念

Posted 2021-08-31 浩瀚之水_csdn

1、FPGA中双口RAM的基本概念

　　在FPGA的设计中，常用的数据缓存IP有FIFO和RAM，其中RAM又分为单口RAM，伪双口RAM和双口RAM。

　　单口RAM与双口RAM的区别在于，单口RAM只有一组数据线与地址线，因此读写不能同时进行。而双口RAM有两组数据线与地址线，读写可以同时进行。

　　伪双口RAM（Xilinx称为Simple two-dual RAM），一个端口只读，另一个端口只写。

　　双口RAM（Xilinx称为True two-dual RAM），其两个端口都支持读写。

2、双口RAM的时序总结

• 写数据时，双口RAM的存储时在写时钟的上升沿到来时完成的。因此要在写时钟的上升沿到来前，数据跟写地址都已经是一个稳定的状态，即要准备好数据线和地址信号，这样才能保证数据的正确存储。
• 读数据时，双口RAM的读取是在读时钟的上升沿到来前完成的，因此要在都市中的上升沿到来时，读地址已经处于稳定的状态，这样才能保证读到的数是相应地之内的数据，数据在读时钟的上升沿到来后输出。
• 对于双端口RAM的数据输出，对于一个地址上数据会在读下一个地址的数据是才输出到数据线上，相当于数据的真正输出延时读时钟一个时钟周期。
• 读地址模块的使能应延时的输出使能一个时钟周期，使得第一个地址0可以保持被时钟上升沿采集到，否则，输出时第一位输出不稳定的数据。

3、双口RAM的一些特点

　　如果同时访问双口RAM的统一存储单元，必然会造成数据访问失真。为防止冲突的发生，采用Busy逻辑控制，也称硬件地址仲裁逻辑。此处只给出了地址总线选通信号线与片选脉冲信号的情况。而且，两端的片选信号至少相差仲裁最小时间间隔，内部仲裁器逻辑控制才可给后访问的一方输出Busy闭锁信号，将访问权交给另一方直至结束对该地址单元的访问，才撤销Busy闭锁信号。即使在极限情况，两个CPU几乎同时访问同一单元----地址匹配时片选信号低调变之差少于仲裁最小时间间隔，Busy闭锁信号也仅输出给其中任一CPU，只允许一个CPU访问该地址单元。仲裁器控制不会同时向两个CPU发Busy闭锁信号。

　　存储单元数据块的访问权限分配至允许在某一时间段内由1个CPU对自定义的某一数据块进行读写操作，这将有助于存储数据的保护，更有效地避免地址冲突。信号量仲裁闭锁就是一种硬件电路结合软件实现访问权限分配方法。

　　为了提高数据的交换能力，有些双端口RAM采用，命令交换逻辑来通知对方。