verilog语法进阶-分布式ram

概述:

FPGA的LUT查找表是用RAM设计的，所以LUT可以当成ram来使用，也并不是所有的LUT都可以当成ram来使用，sliceM的ram可以当成分布式ram来使用，而sliceL的ram只能当成rom来使用，也就是只能读，不能写，它的写叫做编程，只有在上电加载程序的时候能够写。在运行的过程不可以修改。FPGA是由阵列CLB构成的，每个CLB由4个slice组成，每个slice包含一个LUT，每个LUT4可以看错是一个16x1的ram,这些小的ram也以阵列的形式排列在FPGA内部，故而称为分布式ram，对于一大块RAM，也就是具有16kbit的ram称为块ram，一般FPGA内部有几十个块ram，几千个分布式ram，根据FPGA的型号来确定。

分布ram的作用，用作数组使用，常用于小的配置文件或者配置参数，不必申请块ram，块ram往往用于存放大量数据。

内容：

1. 单端分布式ram

代码

分布式ram定义语句:
    (* RAM_STYLE="{AUTO | DISTRIBUTED | PIPE_DISTRIBUTED}" *)
    reg [RAM_WIDTH-1:0] dram [(2**RAM_ADDR_BITS)-1:0];
    其中,RAM_WIDTH为位的宽度，(2**RAM_ADDR_BITS)-1为位的深度，是2**n。
    访问方式dram[address],address是地址线，相当于数组的序号，从0开始。
    dram[address]位于等式坐标，表示写地址，位于等式右边表示读，支持读写不同地址。也就是双端口

module regtest(
	input clk,
	input write_enable,
	input [4-1:0] input_data,
	output [4-1:0] output_data,
	input [5-1:0] address
    );

parameter RAM_WIDTH = 4;
parameter RAM_ADDR_BITS = 5;

(* RAM_STYLE="{AUTO | DISTRIBUTED | PIPE_DISTRIBUTED}" *)
reg [RAM_WIDTH-1:0] dram [(2**RAM_ADDR_BITS)-1:0];
 
always @(posedge clk)
  if (write_enable)
	 dram[address] <= input_data; // 写数据

assign output_data = dram[address];   //读数据
				

endmodule

RTL结构图，结构图看上去很复杂，其实就是译码器+锁存器，译码器就是选择地址线，控制锁存器的使能端，锁存器用于存放的具体数据。

技术原理图，技术原理图上就很简单了，是FPGA以及设计好了的4pian32x1的ram。

2. 双端分布式ram

代码

module regtest(
	input clk,
	input write_enable,
	input [4-1:0] input_data,
	output [4-1:0] output_data,
	input [5-1:0] write_address,read_address
    );

parameter RAM_WIDTH = 4;
parameter RAM_ADDR_BITS = 5;

(* RAM_STYLE="{AUTO | DISTRIBUTED | PIPE_DISTRIBUTED}" *)
reg [RAM_WIDTH-1:0] ddram [(2**RAM_ADDR_BITS)-1:0];


always @(posedge clk)
  if (write_enable)
	 ddram[write_address] <= input_data;

assign output_data = ddram[read_address];   

endmodule

RTL结构图

技术原理图

总结

1. 分布式ram是由LUT查找表构成，查找表是阵列排列的，因此分布式ram也是阵列排列的，故而称为分布式ram

2.. 分布式ram的定义  (* RAM_STYLE="{AUTO | DISTRIBUTED | PIPE_DISTRIBUTED}" *)
    reg [RAM_WIDTH-1:0] dram [(2**RAM_ADDR_BITS)-1:0];

3. 分布式ram的读写操作可以分开，也就是读地址线和写地址写分开，构成双口ram形式。