FPGA設(shè)計(jì)中BRAM的知識(shí)科普

FPGA設(shè)計(jì)中BRAM的知識(shí)科普FPGA設(shè)計(jì)中，BRAM是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的內(nèi)置存儲(chǔ)資源，F(xiàn)PGA開發(fā)需要熟練使用BRAM，今天再復(fù)習(xí)一下BRAM的知識(shí)，包括BRAM的定義、組成、應(yīng)用等等。一、BRAM介紹1、BRAM的定義RAM是RandomAccessMemory，也就是隨機(jī)訪問數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，RAM的內(nèi)部是一個(gè)一個(gè)小內(nèi)存單元(可以看成是一個(gè)小格子)組成。每個(gè)內(nèi)存單元都對(duì)應(yīng)一個(gè)地址編號(hào)。當(dāng)我們需要讀寫數(shù)據(jù)時(shí)，就訪問對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元地址，很快地把數(shù)據(jù)寫入或者讀取出來。BRAM是BlockRAM，也就是FPGA中專用RAM資源，固定分布在FPGA內(nèi)部的特定位置。分布式RAM（DistributedRAM或DRAM）是由FPGA的LUT邏輯資源組合而成。2、BRAM的組成BRAM在FPGA實(shí)際對(duì)應(yīng)的資源是RAMB36E1和RAMB18E1。（1）RAMB36E1RAMB36E1是一種具有36KB容量的BlockRAM，由兩個(gè)獨(dú)立的18KBBRAM（BlockRAM，RAMB18E1）組成。一個(gè)36K的BlockMemory可以配置成4種情形：全部用于配置成36KB的BRAM；全部用于配置成36KB的FIFO；配置成18KB的BRAM和18KB的BRAM；配置成18KB的BRAM和18KB的FIFO；這里需要注意的是，不能配置成兩個(gè)18KB的FIFO，因?yàn)橐粋€(gè)BlockMemory中間有一個(gè)FIFOLogic結(jié)構(gòu)，它用于生成FIFO控制信號(hào)，包括讀/寫地址等，由于它只有1個(gè)且不能共享，所以最多只能配置一個(gè)FIFO。（2）RAMB18E1RAMB18E1是一種具有18KB容量的BlockRAM，是XilinxFPGA重要的內(nèi)置BlockRAM配置模塊，提供高速的同步存儲(chǔ)訪問能力。（3）FPGA的BRAM數(shù)量BRAM資源是FPGA中非常重要的資源，不同型號(hào)FPGA芯片的BRAM數(shù)量不一樣，以xilinxkintex7系列為例。（4）FPGA的BRAM性能不同F(xiàn)PGA型號(hào)，是否嵌入輸出寄存器，決定了BRAM運(yùn)行的時(shí)鐘頻率上限。二、BRAM的應(yīng)用1、ROMBRAM可以實(shí)現(xiàn)ROM功能，只支持讀不支持寫，只需在定義IP和調(diào)用IP時(shí)，初始化ROM值即可。（1）單端口ROM（Single-portROM）只有一個(gè)端口可讀，應(yīng)用于程序代碼存儲(chǔ)、初始化ROM。（2）雙端口ROM（Dual-portROM）有兩個(gè)獨(dú)立的讀數(shù)據(jù)端口，常用于在兩個(gè)處理器/系統(tǒng)之間共享的單ROM。2、RAM（1）單端口RAM（Single-portRAM）只有一個(gè)端口，這個(gè)端口支持讀數(shù)據(jù)或者寫數(shù)據(jù)。（2）簡(jiǎn)單雙端口ROM（SimpleDual-portRAM）有兩個(gè)端口A和B，A端口支持寫，B端口支持讀。（3）真雙端口ROM（SimpleDual-portRAM）有兩個(gè)端口A和B，每個(gè)端口都支持讀和寫。3、FIFOFIFO可以通過BRAM來實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出功能，有兩種類型：同步fifo和異步fifo。三、總結(jié)BRAM是FPGA內(nèi)部專用的存儲(chǔ)資源，性能優(yōu)異但數(shù)量有限，每一個(gè)BRAM是36Kb大小，也可以配置成2個(gè)18Kb的BRAM，BRAM可以用來實(shí)現(xiàn)多種不同位寬和深度的RAM/ROM/FIFO