作者： ALINX

適用于板卡型號(hào)：
AXU2CGA/AXU2CGB/AXU3EG/AXU4EV-E/AXU4EV-P/AXU5EV-E/AXU5EV-P /AXU9EG/AXU15EG

實(shí)驗(yàn)Vivado工程為“rom_test”

FPGA本身是SRAM架構(gòu)的，斷電之后，程序就消失，那么如何利用FPGA實(shí)現(xiàn)一個(gè)ROM呢，我們可以利用FPGA內(nèi)部的RAM資源實(shí)現(xiàn)ROM，但不是真正意義上的ROM，而是每次上電都會(huì)把初始化的值先寫(xiě)入RAM。本實(shí)驗(yàn)將為大家介紹如何使用FPGA內(nèi)部的ROM以及程序?qū)υ揜OM的數(shù)據(jù)讀操作。

1.實(shí)驗(yàn)原理

Xilinx在VIVADO里為我們已經(jīng)提供了ROM的IP核, 我們只需通過(guò)IP核例化一個(gè)ROM，根據(jù)ROM的讀時(shí)序來(lái)讀取ROM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)中會(huì)通過(guò)VIVADO集成的在線(xiàn)邏輯分析儀ila，我們可以觀(guān)察ROM的讀時(shí)序和從ROM中讀取的數(shù)據(jù)。

2. 程序設(shè)計(jì)

2.1 創(chuàng)建ROM初始化文件

既然是ROM，那么我們就必須提前給它準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，然后在FPGA實(shí)際運(yùn)行時(shí)，我們直接讀取這些ROM中預(yù)存儲(chǔ)好的數(shù)據(jù)就行。Xilinx FPGA的片內(nèi)ROM支持初始化數(shù)據(jù)配置。如下圖所示，我們可以創(chuàng)建一個(gè)名為rom_init.coe的文件，注意后綴一定是“.coe”，前面的名稱(chēng)當(dāng)然可以隨意起。

ROM初始化文件的內(nèi)容格式很簡(jiǎn)單, 如下圖所示。第一行為定義數(shù)據(jù)格式, 16代表ROM的數(shù)據(jù)格式為16進(jìn)制。從第3行開(kāi)始到第34行，是這個(gè)32*8bit大小ROM的初始化數(shù)據(jù)。每行數(shù)字后面用逗號(hào)，最后一行數(shù)字結(jié)束用分號(hào)。

rom_init.coe編寫(xiě)完成后保存一下, 接下去我們開(kāi)始設(shè)計(jì)和配置ROM IP核。

2.2 添加ROM IP核

在添加ROM IP之前先新建一個(gè)rom_test的工程, 然后在工程中添加ROM IP，方法如下：

2.2.1 點(diǎn)擊下圖中IP Catalog，在右側(cè)彈出的界面中搜索rom，找到Block Memory Generator,雙擊打開(kāi)。

2.2.2 將Component Name改為rom_ip,在Basic欄目下，將Memory Type改為Single Prot ROM。

2.2.3 切換到Port A Options欄目下，將ROM位寬Port A Width改為8，將ROM深度Port A Depth改為32，使能管腳Enable Port Type改為Always，并取消Primitives Output Register

2.2.4 切換到Other Options欄目下，勾選Load Init File，點(diǎn)擊Browse，選中之前制作好的.coe文件。

2.2.5 點(diǎn)擊ok，點(diǎn)擊Generate生成ip核。

3. ROM測(cè)試程序編寫(xiě)

ROM的程序設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單, 在程序中我們只要每個(gè)時(shí)鐘改變ROM的地址, ROM就會(huì)輸出當(dāng)前地址的內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，例化ila，用于觀(guān)察地址和數(shù)據(jù)的變化。ROM IP的實(shí)例化及程序設(shè)計(jì)如下:

`timescale1ns/1ps module rom_test( input sys_clk, //25MHz時(shí)鐘 input rst_n //復(fù)位，低電平有效 ); wire[7:0] rom_data; //ROM讀出數(shù)據(jù) reg [4:0] rom_addr;//ROM輸入地址 //產(chǎn)生ROM地址讀取數(shù)據(jù) always@(posedge sys_clk ornegedge rst_n) begin if(!rst_n) rom_addr <=10'd0; else rom_addr <= rom_addr+1'b1; end //實(shí)例化ROM rom_ip rom_ip_inst ( .clka (sys_clk ),//inoput clka .addra (rom_addr ),//input [4:0] addra .douta (rom_data )//output [7:0] douta ); //實(shí)例化邏輯分析儀 ila_0 ila_m0 ( .clk (sys_clk), .probe0 (rom_addr), .probe1 (rom_data) ); endmodule

綁定引腳
##################Compress Bitstream############################
set_property BITSTREAM.GENERAL.COMPRESS TRUE [current_design]set_property PACKAGE_PIN AB11 [get_ports sys_clk]set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports sys_clk]create_clock -period 40.000 -name sys_clk -waveform {0.000 20.000} [get_ports sys_clk]set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {rst_n}]set_property PACKAGE_PIN W13 [get_ports {rst_n}]

4. 仿真

仿真結(jié)果如下，符合預(yù)期，與RAM的讀取數(shù)據(jù)一樣，數(shù)據(jù)也是滯后于地址一個(gè)周期。

5. 板上驗(yàn)證

以地址0為觸發(fā)條件，可以看到讀取的數(shù)據(jù)與仿真一致。

審核編輯：何安