BRAM IP Native模式使用

简介

        BRAM（‌Block RAM）是‌FPGA（Field-Programmable Gate Array）中的一种专用RAM资源，固定分布在FPGA内部的特定位置。该内容主要对BRAM（Block RAM”的缩写）Native模式下IP界面做详细描述和使用。

界面介绍

Basic界面

  

        1、选择对外接口，可以是AXI总线控制读写也可以是Native本地模式接口，本章节我们只介绍Native常规模式下的BRAM控制。

        2、存储类型分别有RAM模式和ROM模式；

        （1）Single-port ROM：

        该模式对外接口如下：

        简单的理解就是根据地址输出指定数据，数据写入COE文件并保存，保存方法后面会讲解；

        （2）

        该模式下支持一个ROM可同时访问两个地址空间的数据。

        （3）Single-port RAM

        不同于ROM模式的是RAM支持在线读写功能，并且初始化内容可以是COE里的值，对外接口如下：

        单口RAM的读写公用一个地址，当wea = 1时写使能代表写数据有效，为0的时候读有效。单口BRAM的优点时接口比较简单，缺点是读写不能同时进行，即写的时候无需对BRAM进行读操作。

        （4）Simple Dual-port RAM

        该模式下写地址和读地址分开，可以实现同时进行BRAM地址空间读写操作，至于读写优先级可在IP配置里设置，稍后做介绍。

        （5）True Dual-port RAM

        和Simple Dual-port RAM一样可以支持同时读写操作，但有所不同，具体如下：

        Simple Dual-port RAM（伪双口RAM）‌的特点是一个端口只用于写入，另一个端口只用于读取。这种设计简化了硬件设计，因为它不需要两个端口同时进行读操作或者同时写操作。在资源使用方面，伪双口RAM使用的资源相对较少，因为它只需要保证读写操作不会同时发生。

        ‌True Dual-port RAM（真双口RAM）‌则允许两个端口同时进行读写操作。这意味着两个端口都可以独立地进行读或写操作，或者一个端口进行读操作时，另一个端口可以进行写操作。这种设计提供了更高的数据吞吐量和更快的处理速度，因为它允许数据在两个端口之间并行处理。然而，这种设计也增加了设计的复杂性，因为需要确保两个端口的读写操作不会发生冲突。在资源使用方面，真双口RAM使用的资源是伪双口RAM的两倍，因为它需要支持两个端口同时进行读写操作。

        总的来说，伪双口RAM和真双口RAM的主要区别在于读写端口的独立性和资源使用。伪双口RAM虽然资源使用较少，但读写操作不能同时进行；而真双口RAM虽然资源使用较多，但允许两个端口同时进行读写操作，提供了更高的数据吞吐量和更快的处理速度‌。

        PORT界面

        1、写数据宽度设置；

        2、读数据宽度设置；

        3、写数据深度设置；

        4、读数据深度结合前面1、2、3的设置自动生成深度；

        5、写有效过程中数据输出模式选择，时序如下：

        （1）写优先级

        数据实时跟新新写入的数据；

        （2）读优先级

        数据显示之前的数据，新写入的数据没有实时更新；

        （3）写数据有效时输出数据不发生变化

        在写入过程中，数据输出不变化。

        显示设计应用中一般对写入的新数据不会要求实时输出的值，所以一般场景下选择什么模式输出并不影响。

        6、读写使能，可以选择一直使能（always enable），在写模式下ENA和WEA同时为1时写有效，读模式下ENB为1,读数据有效。

        7、添加寄存器输出，都是为了提高BRAM的运行频率或者改善时序的（当然也增加了延迟）;

        (1)Primitives Output Register ，使用BRAM内部的寄存器打拍输出

        (2)Primitives Output Register ，使用SLICE的寄存器打拍输出

        (3)SoftECC Input Register ，当使用软ECC的时候，用SLICE的寄存器打拍。

        (4)REGCEA，当使用Primitives Output Register时，可以用REGCEA 来使能/去使能相应的输出。

        一般情况下时序不紧张的情况下可以不做打拍延时，最终数据输出延时周期可在SUMMARY里看到，如下图所示：

        8、RSTA Pin ，BRAM复位，高有效

        9、Output Reset Value ，复位时，输出的值;

        另外选择复位后还有复位的设置，如下图所示：

        Reset Prority ，复位优先级。它的选项有CE 和 SR 。当我们选择CE的时候，只有ENA为高时，RSTA复位才生效。当我们选择SR时，无论ENA是高是低，RSTA复位都会生效，如下图所示：

        CE模式下复位：

        SE模式下复位：

Other Options

        1、给BRAM赋予初值，需要用到COE文件，COE的格式如下：

        COE文件可以通过VIVADO创建，选择load init file并点击edit,如下图所示：

BRAM的基础介绍就到这里，有疑问欢迎留言