数字系统组成与设计实验2存储器HQU2018.pdf

数字系统组成与设计实验二 存储器设计 1、FPGA 中LPM_ROM定制与读出实验** （实验示例参考：DEMO_44_ROM ） 一．实验目的 1、掌握FPGA 中LPM-ROM 的设置，作为只读存储器(ROM) 的工作特性和配置方法。 2 、用文本编辑器编辑mif 文件配置ROM ，学习将程序代码以mif 格式文件加载于 LPM_ROM 中； 3、在初始化存储器编辑窗口编辑mif 文件配置ROM ； 4 、验证FPGA 中mega_LPM-ROM (ROM:1-PORT) 的功能。 二．实验原理 ALTERA 的FPGA 中有许多可调用的LPM (Library Parameterized Modules)参数化的模块 库，可构成如lpm_rom 、lpm_ram 、lpm_fifo 、lpm_ramd等存储器结构。CPU 中的重要部件， 如RAM 、ROM可直接调用他们构成。在FPGA 中利用嵌入式存储器(M4K、M9K)可以构成各 种结构的存储器，LPM-ROM是其中的一种。 lpm_ROM (ROM:1-PORT)有3组信号：地址信号address[ ] 、数据信号q[ ] 、时钟信号clock (inclock 、outclock) ，其参数都可以设定。由于ROM是只读存储器，所以它的数据口是单向的 输出端口，ROM 中的数据是在对FPGA现场配置时，通过配置文件一起写入存储单元的。 图2-1-1中的LPM-ROM (ROM_HQU)有3组信号： clk—输入时钟脉冲；q[23..0]—LPM- ROM 的24位数据输出端；a[5..0]—LPM-ROM 的6位输入地址。 实验中主要应掌握以下三方面的内容： （1）LPM-ROM 的参数设置； （2 ）LPM-ROM 中数据的写入，即LPM_FILE 初始化文件的编写； （3 ）LPM-ROM 的实际应用，在实验台上的调试方法。 三．实验步骤 1. 建立工程。工程文件夹为LAB2_ROM_XX，XX为末2位学号。 2. 用图形编辑建立新文件，进入mega_lpm元件库(Tools-MegaWizard Plung-In Manager) ， 调用LPM-ROM (ROM:1-PORT)元件，设置地址总线宽度address[]和数据总线宽度q[]，分别 为6 位和24 位，并添加输入输出引脚，如图2-1-1 设置和连接，文件名为LPM_ROMXX.BDF 。具体内容参考潘松 “EDA技术与VHDL （第4版）”第6章，或“现代计算机组成原理（第二 版）”第3.3节。 图2-1-1 LPM-ROM 硬件验证实验结构图 3. 在设置LPM-ROM数据参数选择项lpm_file 的对应窗口中（图2-1-2 ），调入LPM-ROM 配置文件的路径及名称 （ROM_A.mif），然后设置允许在系统存储器内容编辑器操作选项， -1- ROM 的ID 名取为：ROM 1，以便能对FPGA 中的ROM 在系统读写。 4. 用初始化存储器编辑窗口编辑LPM-ROM配置文件（文件名.mif）。这里预先给出后面 将要用到的微程序文件：ROM_A.mif。ROM_A.mif中的数据是微指令码（图2-1-3 ）。 5. 将根据图2-1-1输入的原理图转化为VHDL文件，修改文件名为LPM_ROMXX_VHD.vhd ，实体名为LPM_ROMXX_VHD ，并设为顶层文件；综合后，设置仿真环境，生成Test Bench 模版，编写测试文件，对LPM_ROMXX_VHD.vhd模块进行仿真分析。 图 2-1-2 加入初始化文件和设置在系统ROM读写允许 图2-1-3 rom_a.mif 中的数据 6. 根据DE2资源规划图2-1-1的硬件验证方案，并进行引脚锁定、FPGA 配置。建议，24 位数据用数码管[HEX5~0]显示 （需加译码器），6位地址由拨动开关[SW5~0]实现，地址锁 存时钟由按键[KEY0]控制。数码管[HEX7~6]显示6 位地址值 （