RAM是用来在程序运行中存放随机变量的数据空间,使用时可以利用 Quartus II 的LPM功能实现RAM的定制。
软件环境:Quartus II 11.0
操作系统:win7
mif文件就是存储器初始化文件,即memory initialization file,用来配置RAM或ROM 中的数据。生成 Quartus II 11.0可用的mif文件,有如下几种方式:
优点:对于小容量RAM可以快速方便的完成mif文件的编辑工作,不需要第三方软件的编辑;
使用方法:在quartus中,【file】/【new】,选择Memory Initialization file,弹出如下窗口:
Number of words:可寻址的存储单元数,对于8bit地址线,此处选择256;
* 右键单击左侧地址值,可以修改地址和数据的显示格式;
* 表中任一数据的地址=列值+行值,如图中蓝色单元的地址=24+4=28。
无论使用什么编辑器,必须保证mif文件的格式如下:
DEPTH = 256;
WIDTH = 8;
ADDRESS_RADIX = HEX;
DATA_RADIX = HEX;
CONTENT
BEGIN
0000 : 0000;
0001 : 0000;
0002 : 0000;
……(此处省略一千字*.*)
00FA : 00FF;
00FB : 00FF;
00FC : 00FF;
00FD : 00FF;
00FE : 00FF;
00FF : 00FF;
END;
这里推荐一款mif生成器:Mif_Maker2010.exe,可以在公众号内部获取对应软件安装包;这里超链接一下。
Vivado 2017.2 安装教程(含多版本各类安装包)
(2) 设置全局参数
【手绘波形】/【线条】,鼠标左键选择两个起点,鼠标右键结束,即可绘制任意波形;
绘制完毕后,再次选择【手绘波形】/【取消手绘】,结束绘制状态。
用 C 语言或者 matlab 语言等来生成,C 语言生成代码如下:本代码生成一个正弦波的数据波形,保存在 TestMif.mif 中。
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#define PI 3.141592
#define DEPTH 128
#define WIDTH 8
int main(void)
{
int i,temp;
float s;
FILE *fp;
fp = fopen("TestMif.mif","w");
if(NULL==fp)
printf("Can not creat file!\r\n");
else
{
printf("File created successfully!\n");
fprintf(fp,"DEPTH = %d;\n",DEPTH);
fprintf(fp,"WIDTH = %d;\n",WIDTH);
fprintf(fp,"ADDRESS_RADIX = HEX;\n");
fprintf(fp,"DATA_RADIX = HEX;\n");
fprintf(fp,"CONTENT\n");
fprintf(fp,"BEGIN\n");
for(i=0;i<DEPTH;i++)
{
s = sin(PI*i/64);
temp = (int)((s+1)*255/2);
fprintf(fp,"%x\t:\t%x;\n",i,temp);
}
fprintf(fp,"END;\n");
fclose(fp);
}
}
验证生成的数据是否正确:用记事本打开生成的mif文件,同时用 Quartus 打开 mif文件,内容如下:
前面的推荐的软件的使用方法以及mif文件生成完毕后,开始接下来的设计。
本篇预先生成了一个正弦波的数据文件,TEST1.mif,可以在 Quartus II 中打开,以便查看内容:【file】/【open】,在文件类型中选择memory files,打开TEST1.mif,内容如下:
1)在Quartus II 中,【tools】/【megawizard plugin manager】,打开向导,选择【memory compiler】文件夹下的RAM:这里选择单口RAM,
2)设置存储深度为128,数据宽度为8bit、选择嵌入式M4K RAM实现、使用单时钟方案;
4)使用mif初始化该RAM块、允许“在系统(In System)存储器读写”,并将此RAM的ID设置为RAM1;
* 载入前面生成的存储器初始化文件:TEST1.mif;
* ID主要用于多RAM系统时,对不同RAM的识别,此处命名为RAM1;
* 关于“在系统存储器读写”的含义,各位大侠可以自行查阅资料。
经过以上设置,即可生成一个名字为RAM1P.v的文件,以后就可以对其进行例化和使用。
对RAM1P.v进行例化,就可以使用,例化方法如下:
推荐使用Verilog文本的方式进行例化,十分不赞成用原理图的方式来例化各个模块。
* 由于使用的时钟方案为单时钟(single clock),因此无论wren=0还是1,Q都输出address指定的地址中的数据;可以从Verilog描述中看出这是利用assign语句实现的(verilog代码见下文)。
* 当wren=1时,将数据输入端data的数据写入到address指定的存储单元内。
输出的数据依次为0x80,0x86,0x8c,0x92……,对比前文所显示的mif文件内容,可以验证mif文件已经成功导入,
而接下来输出的数据0x0c、0x0d、0x0c、0x0c,是在wren=1期间,由数据输入端data写入到地址04、05、06、07中的数据,
接下来继续输出0xb0、0xb6……,则仍然为 mif 中对应地址的初始化数据。
说明:在编译过程中,如果使用 cyclone II 器件,可能会出现错误“Error: M4K memory block WYSIWYG primitive……”,解决办法如下:
【ASSIGNMENTS 】/【 SETTING】,找到如下位置,在name中输入“CYCLONEII_SAFE_WRITE”,在DEFAULT SETTING中输入“VERIFIED_SAFE”;
注意此时mif文件载入RAM的方法,是利用文本描述的方式实现的,此种方式有一个缺点,就是不能在modelsim中进行仿真:
(* ram_init_file = "TEST1.mif " *) reg [7:0] mem[127:0];
经过 Quartus II 的编译报告可以看出,方法二比方法一相比,占用了很多的LE,同时还使用了1024个register,因此方法二是十分不经济的,这里给出只是提供一个参考,便于理解LPM_RAM的工作方式,应用时,建议使用方法一来构建RAM。