如何编写数据到内部ROM中？

豆面 2024-11-26 02:13:26 15

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摘要： 在FPGA设计中，内部ROM（只读存储器）的实现和数据写入过程涉及多个步骤，以下是对如何在FPGA内部实现ROM并写入数据的详细解释，包括创建ROM初始化文件、添加ROM IP核、...

在FPGA设计中，内部ROM（只读存储器）的实现和数据写入过程涉及多个步骤，以下是对如何在FPGA内部实现ROM并写入数据的详细解释，包括创建ROM初始化文件、添加ROM IP核、配置ROM参数以及编写测试程序等步骤。

一、实验原理

FPGA本身是基于SRAM架构的，断电后程序会消失，为了实现类似于ROM的功能，可以利用FPGA内部的RAM资源，并在上电时将初始化值写入RAM，Xilinx提供的Vivado工具中包含了ROM的IP核，通过例化这个IP核并根据ROM的读时序读取数据，可以实现ROM的功能。

二、程序设计

1. 创建ROM初始化文件

ROM作为只读存储器，需要提前准备好数据，Xilinx FPGA支持使用初始化数据文件（.coe格式）来配置ROM，以下是一个简单的ROM初始化文件示例（rom_init.coe）：

MEMORY_INITIALIZATION_RADIX=16; //表示ROM内容的数据格式是16进制
MEMORY_INITIALIZATION_VECTOR=
11,
22,
33,
44,
55,
66,
77,
88,
99,
aa,
bb,
cc,
dd,
ee,
ff,
00,
a1,
a2,
a3,
a4,
a5,
a6,
a7,
a8,
b1,
b2,
b3,
b4,
b5,
b6,
b7,
b8;       //每个数据后面用逗号或者空格或者换行符隔开，最后一个数据后面加分号

这个文件中，第一行定义了数据格式为16进制，接下来的行是ROM的初始化数据。

2. 添加ROM IP核

在Vivado中添加ROM IP核的步骤如下：

新建工程：在Vivado中新建一个名为rom_test的工程。

添加ROM IP核：点击“IP Catalog”，搜索“rom”，找到“Block Memory Generator”并双击打开。

配置ROM参数：在弹出的配置界面中，进行以下设置：

Component Name：改为rom_ip。

Memory Type：选择“Single Port ROM”。

Port A Options：设置ROM位宽（Port A Width）为8，深度（Port A Depth）为32，使能管脚（Enable Port Type）选择“Always Enable”。

加载数据文件：在“Other Options”下勾选“Load Init File”，然后点击“Browse”按钮，选择之前创建的rom_init.coe文件。

生成ROM IP核：点击“OK”并生成ROM IP核。

3. 编写测试程序

编写一个简单的测试程序，用于读取ROM中的数据并通过逻辑分析仪观察读时序和数据，以下是测试程序的示例（rom_test.v）：

`timescale 1ns / 1ps
module rom_test(
    input sys_clk,    //50MHz时钟
    input rst_n       //复位，低电平有效
);
wire [7:0] rom_data;     //ROM读出数据
reg  [4:0] rom_addr;     //ROM输入地址 
//产生ROM地址读取数据
always @ (posedge sys_clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin
        rom_addr <= 5'd0;
    end else begin
        rom_addr <= rom_addr + 1'b1;
    end
end         
//实例化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
);
//实例化逻辑分析仪
ila_0 ila_m0 (
    .clk    (sys_clk),
    .probe0 (rom_addr),
    .probe1 (rom_data)
);
endmodule

在这个程序中，通过不断递增rom_addr来读取ROM中的数据，并通过逻辑分析仪观察地址和数据的变化。