异步SRAM的乒乓缓存控制器的分析和探讨.doc

异步 SRAM的乒乓缓存控制器的分析和探讨基于异步 SRAM（IS61LV25616AL）的乒乓缓存控制器设计摘要：本文在研究 FPGA的特点与 VHDL语法结构及其优点的基础上，为解决大容量数据的缓存，针对 FPGA中内部 Block RAM有限的缺点，分析比较了FIFO、双口 RAM、乒乓缓存结构几种电路的优缺点，提出了将 FPGA与外部SRAM（IS61LV25616AL）相结合来改进设计的方法讨论了乒乓缓存控制器的结构和原理以及实现， 而其核心的就是乒乓缓存控制器（包括读地址产生器，写地址产生器和数据切换电路，实现存储矩阵的行－列转置，读出数据的并－串转换）还介绍了在 QuartusⅡ6.0 开发平台上，以 FPGA开发板为基础进行了仿真和调试通过调试证明该系统可以作为后续进一步开发扩展使用关键词：FPGA；SRAM；乒乓缓存控制器；数据存储The Design of Ping-pang Cache Controller Based on Asynchronous SRAM(IS61LV25616AL) Abstract：Based on the advantage of a programmable logic device， the character of FPGA， the grammatical structure and advantages of VHDL are introduced， in order to solve the cache of large capacity data storage， aim at the limited shortcoming of internal Block RAM in FPGA ，some advantages and disadvantages about FIFO， Dual Port RAM， ping-pong buffer circuit structure are analyzed and compared. This paper put forward the improvement method that combines FPGA to the external SARM， and discuss the ping-pong cache controller structure and principles. Its core is the ping-pong cache controller (including the Read addresses generator， write address generator and data switching circuit; the realization of the Storage Matrix transposition， and the data-conversion Series).The QuartusII6.0 platform, simulation and debug are introduced .Through debugging，it is proved that the system could be further developed as a follow-up extensions.Key words：Field Programmable Gate Array (FPGA)， Synchronous Random Access Memory（SRAM），ping-pang cache controller， data storage 目 录第 1 章 绪 论 ..........................................................11.1..........................................论文选题的背景及研究意义 11.1.1 论文选题背景 ..............................................11.1.2 论文选题目的及其意义 ......................................31.2 论文的主要结构 ..................................................3第 2 章 可编程逻辑器件与 VHDL 语言 ..................................52.1 可编程逻辑器件 ..................................................52.1.1 可编程逻辑器件的优点 ......................................52.1.2 FPGA与 CPLD的比较 ........................................52.1.3 FPGA的工作原理及结构 .....................................62.2 VHDL简介 .......................................................82.2.1 采用 VHDL的原因 ...........................................92.2.2 VHDL语句结构与语法 ......................................10第 3 章 SRAM 介绍 .....................................................123.1 SRAM的分类 ....................................................123.2 IS61LV25616AL功能简介 .........................................143.3 小结 ...........................................................15第 4 章 SRAM 乒乓控制器的设计实现 ..................................164.1设计方案的确定 .................................................164.2 乒乓的处理系统结构 .............................................164.3 乒乓缓存结构的原理及特点 .......................................174.4 SRAM乒乓缓存控制器的理论设计 ..................................184.5 乒乓存储器的具体实现 ...........................................194.5.1时钟的控制 ...............................................194.5.2 WE控制信号产生 ..........................................204.5.3 写地址模块 ...............................................204.5.4 读信号的产生 .............................................224.5.5 读地址模块 ...............................................224.5.6 乒乓存储模块 .............................................254.6 乒乓控制器的生成 ...............................................264.7 小结 ...........................................................27第 5 章 程序的仿真及调试 ............................................285.1 调试所用工具简介 ...............................................285.2程序的仿真 .....................................................295.3 调试 ...........................................................315.3.1调试条件 .................................................315.3.2调试步骤 .................................................325.4 调试中遇到的问题及其解决 .......................................345.5 小结 ...........................................................34总 结 .................................................................34致 谢 .................................................................36参考文献 .............................................................37附 录 .................................................................38者：本站　更新时间：2012-6-2 7:44:46第1章 绪 论1.1论文选题的背景及研究意义1.1.1 论文选题背景本课题是来自九州应用电子技术有限公司横向技术开发项目彩色 LED 大屏幕控制系统。

而本题目就是其中的一个难点，由于存储数据量非常大，故而选择乒乓缓存来控制其数据的传输该乒乓缓存控制器采用 FPGA 实现该缓存用的是 SRAM 静态存储器，最后以 LED 显示屏作为验证平台以下针对现状分别作出阐述1）FPGA 技术的发展现状自从1984年 Vilinx 公司发明了现场可编程门阵列 FPGA（Field Programmable Gate Array） ，加上其他可编程逻辑器件，如 GAL（Generic Array Logic） ，EPLD（Electrical Programmable Logic Device） ，CPLD（Complex Programmable Logic Device）等，给电子系统设计带来了革命性的转变FPGA 已经历了十几年的发展历史在这十几年的发展过程中，以 FPGA 为代表的数字系统现场集成技术取得了惊人的发展：现场可编程逻辑器件从最初的1200个可利用门，发展到90年代的25万个可利用门，乃至当新世纪来临之即，国际上现场可编程逻辑器件的著名厂商 Altera 公司、Xilinx 公司又陆续推出了数百万门的单片FPGA 芯片，将现场可编程器件的集成度提高到一个新的水平。

纵观现场可编程逻辑器件的发展历史，其之所以具有巨大的市场吸引力，根本在于：FPGA不仅可以解决电子系统小型化、低功耗、高可靠性等问题，而且其开发周期短、开发软件投入少、芯片价格不断降低，促使 FPGA 越来越多地取代了 ASIC 的市场，特别是对小批量。