基于fpga技术的异步双端口ram设计与实现

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1、2004中国通信集成电路技术与应用研讨会论文集基于FPGA技术的异步双端口RAM设计与实现方湘艳韩威(中国船舶重工集团公司第709研究所产品研发部、湖北省武汉市珞瑜路洪山区718号邮编：430079、Email：fangxy_whu@126．tom)摘要：本文通过分析双CPU系统中高速数据采集存在的问题，提出了用异步双端口RAM可同时读写访问存储器的解决方案。接着对异步双端口RAM的内部结构及关键技术进行了阐述，介绍了通过FPGA束实现异步双端口RAM功能的一种方法。该力法将异步RAM用FPGA

2、内部的同步BlockRAM来实现，不但充分利用了FPGA的内部资源，而且减少了因信号的毛刺而产生的读写数据错误。并对其综合仿真结果进行了分析。关键词：异步双端口RAM竞争R。'GABlockRAMAbstract：Thethesisanalysesthequem0Ilaboutthedatacollectionofthesystemofdual-cpus，andbringsupaschemetosolvethequestionbvdual—portsasynchronismRAMthatcana

3、ccesstheRAMatthesaiTletimeFollowingexpatiationtheinternalst／'uctureandkeytechnologyofdual-portsasynchronismRAM，andintroducingawaytoimplementthefitncdonofdual—poitsasynchronismRAMwithFIGAThewayistoimplementthefitnetionofasynchronismRAMwiththeresourceo

4、fsvIlchronismBlockRAMinFPGA．thisadequatelyn3akesuseofin把fiorresourceinFPGA，moreoverreducestheerrorofdatathatbereadedorwrittenonaccountofsignalburrandanalysistheresulttobesynthesizedandemulated1．引言在高速数据采集和处理系统中，随着采样数据量的增大及信息处理任务的增加，对数据传送的要求也越来越高。在系统或模

5、块问如果没有能够高速传送数据的接口，则在数据传送时极易造成瓶颈堵塞现象，从而影响整个系统对数据的处理能力。所以，高速并行数据接口的研制在信息处理系统中占有非常重要的地位。在双CPU通信系统中，RAM一般只有一套数据总线、地址总线和读写控制线，因此，两端CPU要访问同一RAM资源，由仲裁电路来判断。当两个CPU在同一段时间内访问共享RAM时，则由仲裁电路迫使后访问的CPU处于等待状态，直到另一个CPU访问结束。这使得数据交换的通讯速率大大降低。而异步双端口RAM却为此提供了一套很好的解决方案。异步

6、双端12RAM具有完全独立的数据线、地址线和读写控制线，因而可使两个CPU在同一时间段内访问内部相同的RAM资源，而任⋯个CPU不会处于等待状态。从而实现了大量数据的高速访问。2．异步双端口R．AM功能的关键技术异步双端12RAM是采用双口并发读写控制逻辑，实时完成两口端地址同时读写的存储器。它的核心部分是用于数据存储的存储器阵列，可为左右两个端12所共用。它具有如下几个功能：可实现两个端口对双口RAM分时、同时存取数据，包括同时对同一地址存取数据，而不需要任何～个端口插入等待状态。可分别控制两

7、个端口高低数据的存取操作。实现两个端口进行单字节和双字节读写。在外部软件的配台下可以将内部的存储阵列最多分成8块，对每一块进行灵活地配置。既可以配置成两个端口的共享资源，也可以配置为某个端口的专用资源。当配置成共享资源时，可以实现两端口的“乒乓操作”：即将几个块RAM用作数据缓冲区，供两个端口分时进行读写操作，完成数豫2004．中国通信集成电路技术与应用研讨会论文集据的无缝缓冲处理。当配置成某个端口专用资源时，可以完成两个端口对它的互斥功能。为提示对方而在两端口提供了灵活的中断功能。如果左端口对

8、定义的“邮箱”进行写操作，m中断右端口单元的操作，但右端口可以通过读取“邮箱”的消息来获取中断的类型。它的内部结构如图1：圈1双端口RAM内部结构圈从上图可知双端口RAM具有如下特征：内含仲裁逻辑，可完成双端口对同一地址进行读写操作；具有中断逻辑，在访问软件的控制下可以使两端口直接进行通信：带有旗语通讯逻辑，可完成两端口对存储资源进行共享操作和互斥操作。因此它主要涉及到如下几个方面的关键技术：2．1解决两端口读写竞争的仲裁电路当两个端口对双口RAM存取时，存在以下4种情况：(1)两个端口同时对不