安路科技： FPGA中block ram的特殊用法列举

在FPGA中block ram是很常见的硬核资源，合理的利用这些硬件资源一定程度上可以优化整个设计，节约资源利用率，充分开发FPGA芯片中的潜在价值，本文根据前人总结的一些用法，结合安路科技FPGA做简单总结，说明基本原理。

用法一：使用双口模式拆分成 2 个小容量的 BRAM

基本原理如下：

· 以1K*9bit双端口配置模式为例，一个bram9k，可以当作两个512*9k rom

· 将A端口的地址最高位固定接0，B端口的地址最高位固定接1，则通过A端口只能访问0~511的地址空间，通过B端口只能访问512~1023地址空间，互不冲突，相当于两个小容量的rom

用法二： 用作并行数据的多 周期延时

· 将bram例化成简单双端口模式，并将写端口固定使能为写，读端口固定使能为读。

· 将ram模式配置成 “读优先模式”，每次在写某个地址之前会先把该地址的数据输出

· 用一个模长为N(N=4)的计数器，反复向ram中写数据，会得到一个延时为N+1的输出数据

如下图：

用法三：用作高速大规模计数器

基本原理如下：

· 以9Kbit bram为例，设置成双端口，1k*9bit模式

· A端口doa[7:0]是低8bit 计数器输出，doa[8]是进位信号，给到B端口的使能

· B端口dob[7:0]是高8bit计数器输出。

· 由于B端口数据有一个周期延时，将A端口数据延时一个周期之后与B端口构成16bit计数器

· 也即一个9Kbit bram可以构造成一个16bit的计数器

· 设计原型是两个8bit的计数器级联构造16bit计数

· rom初始化文件

用法四：构造高速复杂的状态机

一般状态机原理框图如下：

基 于 rom 的状态机原理如下：

· 首先明确 状态划分，状态跳转条件，状态输出

· 将现态输出与输入给到rom_a的地址端，初始化值为输出值

· 将现态输出与跳转条件给到rom_b的地址端，初始化值为次态输出

· 若状态不多，可以将rom_a与rom_b合并成一个真双口的rom

关于更多细节请参考如下相关文档：

1. 《基于FPGA的数字信号处理》 高亚军 电子工业出版社

2. EF2_datahseet_V3.9