Vivado 双口RAM IP核的使用

2021.6.6 更新： 在另一个项目中使用伪双口RAM时，发现自己之前有部分内容理解错了。先总结如下：

• 如果端口选择始终使能，那么A端口有个wea信号，用来控制写入；而B端口没有web信号，所以只要有地址就往外读取数据。
• 如果端口没有选择始终使能，那么两个端口分别会多一个ena和enb信号，A端口通过wea和ena同时控制，相与结果为1就写入；B端口只有一个enb信号，为高读出，为低不读。

一、双口RAM介绍

双口RAM（dual port RAM）在异构系统中应用广泛，通过双口RAM，不同硬件架构的芯片可以实现数据的交互，从而实现通信。例如，一般情况下，ARM与DSP之间的通信，可以利用双口RAM实现，ARM通过EBI总线连接到双口RAM的A口，DSP通过EMIF总线（也可以是uPP总线，取决于速度需求）连接到双口RAM的B口，两者对同一块存储区域进行操作，即可实现两者的数据交互。

但是，因为双口RAM的A口和B口都可以对相同的内存地址进行操作，这就引出了一个问题—假如通信双方在两个端口对同一地址同时读写，就会引发冲突。要解决这个问题，办法有二。

• 一是通信双方在时序上保证不会同时读写同一地址，将ARM和DSP可写地址范围进行分区，无论任何一方写完数据后都通过IO发送中断通知对方，对方进行数据读取（乒乓RAM操作），这样是比较可靠的；
• 另外一个办法就是在FPGA里设置写busy信号，实现两端写同步。

在FPGA中，构建双口RAM可以通过两种方法，一种是利用distributed RAM构建，另一种是利用Block RAM构建。简而言之，Block RAM是使用FPGA中的整块双口RAM资源，而distributed RAM则是用FPGA中的逻辑资源拼凑形成的。一般的原则是，较大的存储应用，建议用Block RAM；零星的小RAM，一般就用distributed RAM。

二、RAM IP核的生成和配置

block RAM有三种：单口RAM、伪双口RAM和真双口RAM。

• 单口RAM只有一个端口（A端口），可以对A端口进行读写。
• 伪双口RAM有两个端口（A和B端口），但是A端口只能进行写入操作，不能进行读出操作，而B端口则只能进行读出操作，不能进行写入操作。
• 真双口RAM有两个端口（A和B端口），A和B端口都能进行读写操作。

我们上面选择的是伪双口RAM。

关于输入端口A的 Operating Mode选项，具体可以参考下面这篇文章：

https://blog.csdn.net/lyfwill/article/details/89355012

• “WRITE_FIRST” 模式，写操作时，输出端口会将当前写的数据输出。
• “READ_FIRST”模式，写操作时，输出端口会将当前写地址的原数据输出。
• “NO_CHANGE”模式，写操作时，输出端口会保持原值不变。只有在读操作的过程中输出端口才会变化。

关于输出端口B的Primitives Output Registers选项：

如果这个选项不勾上，那么正常的情况下，当第一个时钟时送来地址，那么数据会在第二个时钟取好送出RAM。但是当勾上这个选项后，那么数据就会延迟两个时钟，在第三个时钟送出。这是取数据情况下的时序。当存数据时候，那么只需要地址和数据在同一个时钟下即可。

三、实例

以下实例实现的功能是：对于一个已经配置好的，数据位宽为16，深度为512的双口RAM先进行地址递增的写操作，然后紧接着进行地址递增的读操作。其中，读操作比写操作延迟一个时钟周期，也可以避免读写操作同时作用于同一个地址；AB两个口都设置为一直使能，但是需要注意的是输入口A还有一个额外的写使能wea。

1、RTL代码

`timescale 1ns / 1ps
//
module ram_test(
			input clk,		          	//50MHz时钟
			input rst_n	             	//复位信号，低电平有效	
		);

//-----------------------------------------------------------
reg		[8:0]  		w_addr;	   		//RAM PORTA写地址
reg		[15:0] 		w_data;	   		//RAM PORTA写数据
reg 	      		wea;	    	//RAM PORTA使能
reg		[8:0]  		r_addr;	  	 	//RAM PORTB读地址
wire	[15:0] 		r_data;			//RAM PORTB读数据

//产生RAM PORTB读地址
always @(posedge clk or negedge rst_n)
begin
  if(!rst_n) 
	r_addr