FPGA開發(fā)中使用頻率非常高的兩個IP就是FIFO和BRAM，上一篇文章中已經(jīng)詳細(xì)介紹了Vivado FIFO IP，今天我們來聊一聊BRAM IP。

本文將詳細(xì)介紹Vivado中BRAM IP的配置方式和使用技巧。

一、BRAM IP核的配置

1、打開BRAM IP核

在Vivado的IP Catalog中找到Block Memory Generator IP核，雙擊打開參數(shù)配置界面。

2、配置BRAM IP基本參數(shù)

（1）IP名

定制的IP的名字只能在定制時設(shè)定好，后續(xù)不能修改。

IP名設(shè)定，簡單易懂即可，按照功能或數(shù)據(jù)寬度和深度來設(shè)定即可，例如BRAM_8x256，即表示數(shù)據(jù)寬度為8bit，數(shù)據(jù)深度為256bit。

（2）接口類型（Interface Type）

Native：最基本的接口，包括數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)讀取等信號。

AXI4：AXI4總線通信協(xié)議接口

（3）存儲類型（Memory Type）

Single Port RAM：單端口RAM

Simple Dual Port RAM：簡單雙端口RAM，可選同步時鐘和異步時鐘，A端口只支持寫數(shù)據(jù)，B端口只支持讀數(shù)據(jù)。

True Dual Port RAM：真雙端口RAM，可選同步時鐘和異步時鐘，A端口和B端口都支持寫數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)。

Single Port ROM：單端口ROM

Dual Port ROM：雙端口ROM，A端口和B端口都可以讀取數(shù)據(jù)

3、配置A端口或B端口參數(shù)

A端口和B端口參數(shù)配置界面基本一致，這里只介紹A端口的參數(shù)配置。

（1）存儲大小設(shè)置（Memory Size）

設(shè)置讀數(shù)據(jù)或?qū)憯?shù)據(jù)端的數(shù)據(jù)位寬和深度，數(shù)據(jù)位寬范圍為1 ~ 4608bit，數(shù)存儲深度為2~1048576。

operating mode：讀寫同一個地址時，操作模式設(shè)定：寫優(yōu)先、讀優(yōu)先、不變，建議在實際應(yīng)用時不出現(xiàn)這種情況。

Enable Port Type：設(shè)定是否開放端口使能控制信號。

（2）輸出數(shù)據(jù)寄存設(shè)置

Primitives Output Register：輸出數(shù)據(jù)是否插入一個寄存器，如果不選中這個，則讀數(shù)據(jù)延時只有1個周期，否則讀數(shù)據(jù)延時有2個周期。

建議選中這個輸出寄存器，可以改善時序。

（3）復(fù)位參數(shù)設(shè)置

RSTA Pin (setreset pin)：復(fù)位端口選擇，如果選中，則開放復(fù)位端口。

Output Reset Value (Hex)：設(shè)定復(fù)位生效后，輸出數(shù)據(jù)值，默認(rèn)為0

4、Other Options

這部分初始化值，對于RAM來說可能用處不大，但對于ROM來說很重要。

選中這個Load Init File，再點擊“Browse”選中“coe或mif”格式文件，最后點擊“Edit”，在打開的界面選擇“Valide”校驗一下，如果有問題，這部分會提示紅色文字，否則繼續(xù)下一步即可。

5、IP設(shè)置參數(shù)總覽

IP設(shè)置參數(shù)總覽，可看到資源消耗、寬度、深度、讀延遲等信息。

6、點擊OK生成IP核。

在IP核生成完成后，點擊source窗口下的“IP source”，鼠標(biāo)左鍵單擊這個IP，在“Instantiation Template”下，雙擊“veo”后綴文件，即可看到例化模板。

二、BRAM IP核的接口

1、時鐘信號和復(fù)位信號

復(fù)位信號 rsta/rstb

時鐘 clka（A端口時鐘） clkb（b端口時鐘），復(fù)位信號 rsta（A端口復(fù)位），rstb（B端口復(fù)位）

2、端口信號

A和B端口信號基本一樣，這里以A端口為例。

ena A端口使能信號

wea A端口寫使能信號

addra A端口讀寫地址

dina A端口的寫入數(shù)據(jù)

douta A端口的讀取數(shù)據(jù)

三、BRAM IP核的調(diào)用

BRAM IP核的調(diào)用很簡單，這里以同步時鐘下的簡單雙端口RAM為例:

module top (
  input clk,
  input [7:0] data_in,
  input wr_en, 
  input [7:0] wr_addr,
  input [7:0] rd_addr,
  output [7:0] data_out  
);

    BRAM_8x256 u_BRAM_8x256 (
      .clka(clk),    // input wire clka
      .ena(1'b1),      // input wire ena
      .wea(wr_en),      // input wire [0 : 0] wea
      .addra(wr_addr),  // input wire [7 : 0] addra
      .dina(data_in),    // input wire [7 : 0] dina
      .clkb(clk),    // input wire clkb
      .enb(1'b1),      // input wire enb
      .addrb(rd_addr),  // input wire [7 : 0] addrb
      .doutb(data_out)  // output wire [7 : 0] doutb
    );

endmodule

下面是BRAM IP核的一個簡單的testbench:

module test;

reg clk;  
reg [7:0] din;
reg wen;
reg [7:0] waddr;
reg [7:0] raddr;
wire [7:0] dout;

top u_top(
  .clk(clk), 
  .data_in(din),
  .wr_en(wen),
  .wr_addr(waddr),
  .rd_addr(raddr),
  .data_out(dout)  
);

initial begin
  clk = 0;
  wen = 0; waddr = 0; raddr = 0;
  #10 wen = 1; waddr = 1; din = 5; 
  #10 wen = 1; waddr = 2; din = 6; 
  #10 wen = 1; waddr = 3; din = 7; 
  #10 wen = 1; waddr = 4; din = 8;
  #10 wen = 1; waddr = 5; din = 9;
  #10 wen = 0; raddr = 1;
  #10 wen = 0; raddr = 2;
  #10 wen = 0; raddr = 3;
  #10 wen = 0; raddr = 4;
  #10 wen = 0; raddr = 5;
  #30 $finish;
end

always #5 clk = ~clk;  

endmodule

仿真測試圖：