Xilinx IP核(1)Block Memory Generator IP核

目录

1.简介

2.仿真1

2.1IP核配置

2.2仿真代码如下

2.3仿真结果分析

3. 仿真代码2

3.1修改第二页配置如下

 3.2仿真代码

3.3仿真结果分析

4.ROM存储图片数据显示到液晶屏

5.传送门

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1.简介

xilinx提供了两个ip用于生成ROM存储空间。一个是 Distributed Memory Generator，另一个是Block Memory Generator，两者最主要的差别是生成的 Core所占用的 FPGA 资源不一样，从 Distributed Memory Generator 生成的 ROM/RAM Core 占用的资源是 LUT（查找表，查找表本质就是一个小的 RAM）；从 Block Memory Generator 生成的 ROM/RAM Core 占用的资源是 Block Memory（嵌入式的硬件 RAM），因此在实际项目中的应用要看具体硬件的情况。通常ROM用于做初始化配置，或者接口验证。本文通过仿真介绍该IP的使用，并创建一个用于接口验证的实际案例，即将ROM中的数据显示到LVDS显示屏上。用以验证LVDS显示时序正常。上述两个IP使用的差别不大，也都不仅能生成ROM，还可以生成双口RAM等，本文只讨论ROM。本文内容参考xilinx官方手册PG058 Block Memory Generator v8.4 product guide。

2.仿真1

2.1IP核配置

第一套仿真代码和配置如下，只关注常规接口的时序。

②设置数据位宽是10，存储深度是32，端口使能信号类型设置，一个是一直使能，一个是通过一个ENA信号管脚控制，这里选择 Always Enable。勾选Primitives Output Register，其含义如下图所示，内部的一个寄存器将数据打一拍，性能会更好。关于REGCEA pin复位的是寄存器中的值，而不是ROM中的值，通常也不用。 

 

③第三页 勾选初始化文件，选择Edit将可以手动创建COE文件或者导入准备好的文件，手动设置如下第二张图，16进制的形式初始化了11个数据。设置完成可以validation并且保存。勾选Fill选项指未初始化的数据将初始化成指定位宽。

 

④第四页，可以看到当前latency=2，指地址线与数据线之间有一个时钟周期的延时。

 

2.2仿真代码如下

`define CLK_PERIOD 20
module Sim_romip();
reg clk;
reg [5:0]addr;
reg  rsta;
reg  ena;
initial clk = 1;
always #(`CLK_PERIOD/2) clk = ~clk;
wire [9:0]sim_rom;
//第一段仿真代码
blk_mem_gen_0 rom (
    .clka(clk), 
    .addra(addr), // output wire [4 : 0] spo
    .douta(sim_rom) // output wire [9 : 0] qspo
);
initial begin
addr = 0;
#21;
#(`CLK_PERIOD*5);
addr = addr + 1'b1;
#(`CLK_PERIOD*2);
addr = addr + 1'b1;
#`CLK_PERIOD;
addr = addr + 1'b1;
#`CLK_PERIOD;
addr = 10;
#`CLK_PERIOD;
addr = 11;
#`CLK_PERIOD;
addr = 31;
#`CLK_PERIOD;
addr = 32;
#`CLK_PERIOD;
addr = 33;
#(`CLK_PERIOD * 30);
$stop;
end

2.3仿真结果分析

 以地址线addr=2举例，t0时刻，addr=2，而地址2对应的数据12在t1-t2时刻才更新，因此在当前配置下，地址线与数据之间有1个时钟周期的延迟，Latency=2，Latentcy 指的是相对于某个时钟起始位的1个或多个时钟后数据才有效。

 地址与数据映射是从0开始，也就是地址0对应一个数据，即手动填写的10；由此32的深度中，最后一个数据的地址应该是31。在之前的IP配置中手动填写了11个数据，因此从地址11-31都是填充数据12。如果地址线addr位宽够大，例如此处为6位宽，实际ip接口只有5位宽，因此addr=32时，ip接收低5位为0又显示第一个地址。另外，当未点击填充数据时，未初始化的数据默认为0。

3. 仿真代码2

主要是看Core Output Register和Enable Port Type以及RSTA Pin。

3.1修改第二页配置如下

其余配置一样，使能ENA管脚，勾选Core output Register,勾选RSTA Pin，并设置复位时端口值为16.

 3.2仿真代码

`define CLK_PERIOD 20
module Sim_romip();
reg clk;
reg [5:0]addr;
reg  rsta;
reg  ena;
initial clk = 1;
always #(`CLK_PERIOD/2) clk = ~clk;
wire [9:0]sim_rom;
blk_mem_gen_0 your_instance_name (
  .clka(clk),    // input wire clka
  .rsta(rsta),    // input wire rsta
  .ena(ena),      // input wire ena
  .addra(addr),  // input wire [4 : 0] addra
  .douta(sim_rom)  // output wire [9 : 0] douta
);
initial begin
addr = 0;
rsta = 1;
ena = 0;
#(`CLK_PERIOD*5);
rsta = 0;
#21;
#(`CLK_PERIOD*5);
ena = 1;
addr = addr + 1'b1;
#(`CLK_PERIOD*2);
addr = addr + 2;
#`CLK_PERIOD;
addr = addr + 5;
#`CLK_PERIOD;
addr = 10;
#`CLK_PERIOD;
addr = 11;
#`CLK_PERIOD;
addr = 31;
#`CLK_PERIOD;
addr = 32;
ena = 0;
#`CLK_PERIOD;
ena = 1;
addr = 33;
#(`CLK_PERIOD * 30);
$stop;
end
endmodule

3.3仿真结果分析

 复位信号是高电平有效，复位器件数据线上数据通过IP配置。注意，此处的值为16进制。

 T0时刻，是第一个地址线上数据进入，在t2-t3时刻地址线addr=1的数据0x11才出来，此时的latency=3；此处要正确理解ena的含义，地址线addr=10是打出来的最后一个数据0x20，因为在0x20该出来的时刻（图中椭圆对应的上升沿时刻）ena是有效的。因此当前时刻数据是否有效有两个因素决定，一个是两个周期之前的地址是否正确写入，一个是当前时刻ena数据有效信号是否有效。当二者有一个不满足时，该数据被pass。该结论下图看的更清楚。

4.ROM存储图片数据显示到液晶屏

① 确认片上资源XC7A35T仅有1.8Mbit，一张图片的大小为1024*600*8=17.57Mbit。因此计划将一张图片的1/12写入到ROM，coe中，据此验证数据流与上位机。

②使用QT生成COE文件，可参考Qt生成ROM IP核使用的COE文件，需要注意的是这里处理的是RGB格式的图像，需要将bits获取的指针强制转换成QRGB类型才能正确获取RGB分量信息。注意这里只能写图片得十二分之一也就是600/12=50行。另外要按照coe文件格式输出。

③依据LVDS接口LCD显示彩图测试，在这个工程中实现了LVDS显示屏显示彩图，并预留了数据接口。修改数据来源即可将rom中的数据打到屏幕上，需要注意的是，由于rom ip地址与数据之间有一个时钟周期的延时，因此应该将数据同步。

④原图与屏幕显示的图对比效果如下，

 5.传送门

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                                                                        END                                                                         

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