【ZYNQ Ultrascale+ MPSOC FPGA教程】第七章 FPGA片內(nèi)ROM測(cè)試實(shí)驗(yàn)

作者： ALINX
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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VIVADO集成的在線邏輯分析儀ila，我們可以觀察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編寫完成后保存一下, 接下去我們開始設(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。

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

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。