Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2008 №7

Разработка базовых компонентов цифровых устройств, реализуемых на базе ПЛИС FPGA фирмы Xilinx, с помощью генератора параметризированных модулей CORE Generator. Часть 18

Зотов Валерий


Пример описания элемента запоминающего устройства FIFO с раздельными сигналами синхронизации портов записи и чтения данных, сформированного с помощью параметризированного модуля FIFO Generator версии v4.1 для последующей реализации на основе блочной памяти ПЛИС Block SelectRAM.

Все статьи цикла:

Результат использования параметризированного модуля FIFO Generator версии v4.1 для подготовки описаний элементов памяти, функционирующих по принципу «первым вошел–первым вышел», с раздельными сигналами синхронизации портов записи и чтения данных, которые предназначены для последующей реализации на основе модулей блочной памяти ПЛИС Block SelectRAM, демонстрируется в настоящем разделе на примере запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram. Данный элемент памяти обладает информационной емкостью 32 кбит. При этом входной порт (порт записи данных) имеет организацию 4096 слов 8 разрядов. Разрядность выходного порта (порта чтения данных) запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram составляет 32 бита. Сформированный элемент FIFO–памяти может использоваться для преобразования слова данных, передаваемого в виде последовательности из четырех байт, в 32–разрядный параллельный двоичный код.

Текст описания сгенерированного запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram выглядит следующим образом:

LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.ALL;
-- synthesis translate_off 
Library XilinxCoreLib;
-- synthesis translate_on
ENTITY fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram IS 		
	port (
		din: IN std_logic_VECTOR(7 downto 0);
		prog_empty_thresh_assert: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_empty_thresh_negate: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_full_thresh_assert: IN std_logic_VECTOR(11 downto 0);
		prog_full_thresh_negate: IN std_logic_VECTOR(11 downto 0);
		rd_clk: IN std_logic;
		rd_en: IN std_logic;
		rst: IN std_logic;
		wr_clk: IN std_logic;
		wr_en: IN std_logic;
		almost_empty: OUT std_logic;
		almost_full: OUT std_logic;
		dout: OUT std_logic_VECTOR(31 downto 0);
		empty: OUT std_logic;
		full: OUT std_logic;
		overflow: OUT std_logic;
		prog_empty: OUT std_logic;
		prog_full: OUT std_logic;
		valid: OUT std_logic;
		rd_data_count: OUT std_logic_VECTOR(10 downto 0);
		underflow: OUT std_logic;
		wr_ack: OUT std_logic;
		wr_data_count: OUT std_logic_VECTOR(12 downto 0) 
	);
END fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram;
--
ARCHITECTURE fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram_a
 OF fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram IS 
-- synthesis translate_off 
component wrapped_fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram 		
	port (
		din: IN std_logic_VECTOR(7 downto 0);
		prog_empty_thresh_assert: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_empty_thresh_negate: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_full_thresh_assert: IN std_logic_VECTOR(11 downto 0);
		prog_full_thresh_negate: IN std_logic_VECTOR(11 downto 0);
		rd_clk: IN std_logic;
		rd_en: IN std_logic;
		rst: IN std_logic;
		wr_clk: IN std_logic;
		wr_en: IN std_logic;
		almost_empty: OUT std_logic;
		almost_full: OUT std_logic;
		dout: OUT std_logic_VECTOR(31 downto 0);
		empty: OUT std_logic;
		full: OUT std_logic;
		overflow: OUT std_logic;
		prog_empty: OUT std_logic;
		prog_full: OUT std_logic;
		valid: OUT std_logic;
		rd_data_count: OUT std_logic_VECTOR(10 downto 0);
		underflow: OUT std_logic;
		wr_ack: OUT std_logic;
		wr_data_count: OUT std_logic_VECTOR(12 downto 0) 
	);
end component;
-- 
-- Configuration specification 
for all : wrapped_fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram
 use entity XilinxCoreLib.fifo_generator_v4_1(behavioral) 		
	generic map(
		c_has_int_clk => 0,
		c_rd_freq => 1,
		c_wr_response_latency => 1,
		c_has_srst => 0,
		c_has_rd_data_count => 1,
		c_din_width => 8,
		c_has_wr_data_count => 1,
		c_full_flags_rst_val => 0,
		c_implementation_type => 2,
		c_family => «virtex5»,
		c_use_embedded_reg => 1,
		c_has_wr_rst => 0,
		c_wr_freq => 1,
		c_underflow_low => 1,
		c_has_meminit_file => 0,
		c_has_overflow => 1,
		c_preload_latency => 0,
		c_dout_width => 32,
		c_rd_depth => 1024,
		c_default_value => «BlankString»,
		c_mif_file_name => «BlankString»,
		c_has_underflow => 1,
		c_has_rd_rst => 0,
		c_has_almost_full => 1,
		c_has_rst => 1,
		c_data_count_width => 12,
		c_has_wr_ack => 1,
		c_use_ecc => 0,
		c_wr_ack_low => 1,
		c_common_clock => 0,
		c_rd_pntr_width => 10,
		c_use_fwft_data_count => 1,
		c_has_almost_empty => 1,
		c_rd_data_count_width => 11,
		c_enable_rlocs => 0,
		c_wr_pntr_width => 12,
		c_overflow_low => 1,
		c_prog_empty_type => 4,
		c_optimization_mode => 0,
		c_wr_data_count_width => 13,
		c_preload_regs => 1,
		c_dout_rst_val => «0»,
		c_has_data_count => 0,
		c_prog_full_thresh_negate_val => 4094,
		c_wr_depth => 4096,
		c_prog_empty_thresh_negate_val => 5,
		c_prog_empty_thresh_assert_val => 4,
		c_has_valid => 1,
		c_init_wr_pntr_val => 0,
		c_prog_full_thresh_assert_val => 4095,
		c_use_fifo16_flags => 0,
		c_has_backup => 0,
		c_valid_low => 1,
		c_prim_fifo_type => «4kx9»,
		c_count_type => 0,
		c_prog_full_type => 4,
		c_memory_type => 1 
	);
-- synthesis translate_on 
BEGIN 
-- synthesis translate_off 
U0 : wrapped_fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram 		
	port map (
		din => din,
		prog_empty_thresh_assert => prog_empty_thresh_assert,
		prog_empty_thresh_negate => prog_empty_thresh_negate,
		prog_full_thresh_assert => prog_full_thresh_assert,
		prog_full_thresh_negate => prog_full_thresh_negate,
		rd_clk => rd_clk,
		rd_en => rd_en,
		rst => rst,
		wr_clk => wr_clk,
		wr_en => wr_en,
		almost_empty => almost_empty,
		almost_full => almost_full,
		dout => dout,
		empty => empty,
		full => full,
		overflow => overflow,
		prog_empty => prog_empty,
		prog_full => prog_full,
		valid => valid,
		rd_data_count => rd_data_count,
		underflow => underflow,
		wr_ack => wr_ack,
		wr_data_count => wr_data_count 
	);
-- synthesis translate_on 
--
END fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram_a;

В представленном элементе FIFO–памяти применяется режим чтения с функцией предварительного просмотра данных First–word fall–through (FWFT), а также режим синхронного сброса. В модулях блочной памяти Block SelectRAM, используемых для реализации запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_сlocks_block_ram, задействованы встроенные выходные регистры. Интерфейс этого элемента, помимо входных и выходных шин данных, включает в себя выходы сигналов, информирующих о том, что в запоминающее устройство может быть записано или извлечено из памяти не более одного слова данных. Кроме того, в запоминающем устройстве fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram задействованы дополнительные, программируемые пользователем, выходы сигналов состояния, условия установки и сброса которых могут определяться в процессе функционирования запоминающего устройства. Для этого в составе рассматриваемого элемента предусмотрены две пары входных шин, предназначенные для записи значений, определяющих условия переключения соответствующих дополнительных программируемых сигналов состояния.

Сформированное запоминающее устройство fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram предоставляет возможность использования совокупности сигналов подтверждения для портов записи и чтения данных, которые поддерживаются параметризированным модулем FIFO Generator версии v4.1. Активным уровнем для этих сигналов подтверждения является низкий логический уровень. В составе интерфейса сгенерированного элемента FIFO–памяти присутствуют две выходные шины, на которых в полном объеме отображается состояние выходов счетчиков записанных слов данных, относящихся к порту записи и чтения. В порте записи запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram применяется 13–разрядный счетчик записанных слов данных. Выходная шина счетчика записанных слов данных, относящегося к порту чтения этого элемента, содержит 11 разрядов.

Для использования элемента FIFO–памяти fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram в качестве одного из компонентов в составе описания разрабатываемого устройства необходимо поместить в раздел декларации VHDL–описания следующую конструкцию:

component fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram 		
	port (
		din: IN std_logic_VECTOR(7 downto 0);
		prog_empty_thresh_assert: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_empty_thresh_negate: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_full_thresh_assert: IN std_logic_VECTOR(11 downto 0);
		prog_full_thresh_negate: IN std_logic_VECTOR(11 downto 0);
		rd_clk: IN std_logic;
		rd_en: IN std_logic;
		rst: IN std_logic;
		wr_clk: IN std_logic;
		wr_en: IN std_logic;
		almost_empty: OUT std_logic;
		almost_full: OUT std_logic;
		dout: OUT std_logic_VECTOR(31 downto 0);
		empty: OUT std_logic;
		full: OUT std_logic;
		overflow: OUT std_logic;
		prog_empty: OUT std_logic;
		prog_full: OUT std_logic;
		valid: OUT std_logic;
		rd_data_count: OUT std_logic_VECTOR(10 downto 0);
		underflow: OUT std_logic;
		wr_ack: OUT std_logic;
		wr_data_count: OUT std_logic_VECTOR(12 downto 0) 
	);
end component;

Создание конкретных экземпляров компонента запоминающего устройства FIFO, представленного в настоящем разделе, в VHDL–описании проектируемого устройства осуществляется с помощью оператора, шаблон которого имеет следующий вид:

<идентификатор_экземпляра_компонента_fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram>:
 fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram 		
	port map (
		din => din,
		prog_empty_thresh_assert => prog_empty_thresh_assert,
		prog_empty_thresh_negate => prog_empty_thresh_negate,
		prog_full_thresh_assert => prog_full_thresh_assert,
		prog_full_thresh_negate => prog_full_thresh_negate,
		rd_clk => rd_clk,
		rd_en => rd_en,
		rst => rst,
		wr_clk => wr_clk,
		wr_en => wr_en,
		almost_empty => almost_empty,
		almost_full => almost_full,
		dout => dout,
		empty => empty,
		full => full,
		overflow => overflow,
		prog_empty => prog_empty,
		prog_full => prog_full,
		valid => valid,
		rd_data_count => rd_data_count,
		underflow => underflow,
		wr_ack => wr_ack,
		wr_data_count => wr_data_count 
	);

Информационная панель, вид которой приведен на рис. 183, содержит исчерпывающие сведения о количестве триггеров (Flip Flop), таблиц преобразования (LUT) секций (Slices) и модулей блочной памяти кристалла Block SelectRAM, которое необходимо для автономной реализации запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram.

Рис. 183. Вид информационной панели, содержащей сведения о количестве различных ресурсов ПЛИС, используемых для реализации элемента FIFO памяти fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram
Рис. 183. Вид информационной панели, содержащей сведения о количестве различных ресурсов ПЛИС, используемых для реализации элемента FIFO памяти fifo_generator_v4_1_independent_clocks_block_ram

Пример описания элемента запоминающего устройства FIFO с двумя различными сигналами синхронизации портов записи и чтения данных, сформированного с помощью параметризированного модуля FIFO Generator версии v4.1 для последующей реализации на базе ресурсов распределенной памяти ПЛИС

В качестве примера описания запоминающего устройства FIFO с двумя различными сигналами синхронизации портов записи и чтения данных, сформированного с помощью параметризированного модуля FIFO Generator версии v4.1 для последующей реализации на основе ресурсов распределенной памяти ПЛИС Block SelectRAM, ниже представлен текст VHDL–описания элемента fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram. Информационная емкость данного запоминающего устройства составляет 48 кбит. Порты записи и чтения данных в этом элементе FIFO–памяти имеют организацию 1024 слова 48 разрядов:

LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.ALL;
-- synthesis translate_off 
Library XilinxCoreLib;
-- synthesis translate_on 
ENTITY fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram IS 		
	port (
		din: IN std_logic_VECTOR(47 downto 0);
		prog_empty_thresh_assert: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_empty_thresh_negate: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_full_thresh_assert: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_full_thresh_negate: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		rd_clk: IN std_logic;
		rd_en: IN std_logic;
		rst: IN std_logic;
		wr_clk: IN std_logic;
		wr_en: IN std_logic;
		almost_empty: OUT std_logic;
		almost_full: OUT std_logic;
		dout: OUT std_logic_VECTOR(47 downto 0);
		empty: OUT std_logic;
		full: OUT std_logic;
		overflow: OUT std_logic;
		prog_empty: OUT std_logic;
		prog_full: OUT std_logic;
		valid: OUT std_logic;
		rd_data_count: OUT std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		underflow: OUT std_logic;
		wr_ack: OUT std_logic;
		wr_data_count: OUT std_logic_VECTOR(9 downto 0) 
	);
END fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram;
--
ARCHITECTURE fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_
 ram_a OF fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram IS 
-- synthesis translate_off 
component wrapped_fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram
	port (
		din: IN std_logic_VECTOR(47 downto 0);
		prog_empty_thresh_assert: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_empty_thresh_negate: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_full_thresh_assert: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_full_thresh_negate: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		rd_clk: IN std_logic;
		rd_en: IN std_logic;
		rst: IN std_logic;
		wr_clk: IN std_logic;
		wr_en: IN std_logic;
		almost_empty: OUT std_logic;
		almost_full: OUT std_logic;
		dout: OUT std_logic_VECTOR(47 downto 0);
		empty: OUT std_logic;
		full: OUT std_logic;
		overflow: OUT std_logic;
		prog_empty: OUT std_logic;
		prog_full: OUT std_logic;
		valid: OUT std_logic;
		rd_data_count: OUT std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		underflow: OUT std_logic;
		wr_ack: OUT std_logic;
		wr_data_count: OUT std_logic_VECTOR(9 downto 0) 
	);
end component;
-- 
-- Configuration specification 
for all : wrapped_fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram
 use entity XilinxCoreLib.fifo_generator_v4_1(behavioral) 		
	generic map(
		c_has_int_clk => 0,
		c_rd_freq => 1,
		c_wr_response_latency => 1,
		c_has_srst => 0,
		c_has_rd_data_count => 1,
		c_din_width => 48,
		c_has_wr_data_count => 1,
		c_full_flags_rst_val => 1,
		c_implementation_type => 2,
		c_family => «virtex5»,
		c_use_embedded_reg => 0,
		c_has_wr_rst => 0,
		c_wr_freq => 1,
		c_underflow_low => 0,
		c_has_meminit_file => 0,
		c_has_overflow => 1,
		c_preload_latency => 1,
		c_dout_width => 48,
		c_rd_depth => 1024,
		c_default_value => «BlankString»,
		c_mif_file_name => «BlankString»,
		c_has_underflow => 1,
		c_has_rd_rst => 0,
		c_has_almost_full => 1,
		c_has_rst => 1,
		c_data_count_width => 10,
		c_has_wr_ack => 1,
		c_use_ecc => 0,
		c_wr_ack_low => 0,
		c_common_clock => 0,
		c_rd_pntr_width => 10,
		c_use_fwft_data_count => 0,
		c_has_almost_empty => 1,
		c_rd_data_count_width => 10,
		c_enable_rlocs => 0,
		c_wr_pntr_width => 10,
		c_overflow_low => 0,
		c_prog_empty_type => 4,
		c_optimization_mode => 0,
		c_wr_data_count_width => 10,
		c_preload_regs => 0,
		c_dout_rst_val => «1»,
		c_has_data_count => 0,
		c_prog_full_thresh_negate_val => 1020,
		c_wr_depth => 1024,
		c_prog_empty_thresh_negate_val => 3,
		c_prog_empty_thresh_assert_val => 2,
		c_has_valid => 1,
		c_init_wr_pntr_val => 0,
		c_prog_full_thresh_assert_val => 1021,
		c_use_fifo16_flags => 0,
		c_has_backup => 0,
		c_valid_low => 0,
		c_prim_fifo_type => «1kx36»,
		c_count_type => 0,
		c_prog_full_type => 4,
		c_memory_type => 2 
	);
-- synthesis translate_on 
BEGIN 
-- synthesis translate_off 
U0 : wrapped_fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram
	port map (
		din => din,
		prog_empty_thresh_assert => prog_empty_thresh_assert,
		prog_empty_thresh_negate => prog_empty_thresh_negate,
		prog_full_thresh_assert => prog_full_thresh_assert,
		prog_full_thresh_negate => prog_full_thresh_negate,
		rd_clk => rd_clk,
		rd_en => rd_en,
		rst => rst,
		wr_clk => wr_clk,
		wr_en => wr_en,
		almost_empty => almost_empty,
		almost_full => almost_full,
		dout => dout,
		empty => empty,
		full => full,
		overflow => overflow,
		prog_empty => prog_empty,
		prog_full => prog_full,
		valid => valid,
		rd_data_count => rd_data_count,
		underflow => underflow,
		wr_ack => wr_ack,
		wr_data_count => wr_data_count 
	);
-- synthesis translate_on 
--
END fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram_a;

В сформированном запоминающем устройстве fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram используется стандартный режим чтения данных. В состав интерфейса этого элемента включены дополнительные выходы сигналов состояния, информирующих о том, что в запоминающее устройство можно записать или считать из памяти не более одного слова данных. Кроме того, в элементе fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram предусмотрены программируемые пользователем выходы сигналов состояния, условия переключения каждого из которых определяются двумя параметрами. Значения этих параметров задаются в процессе функционирования сгенерированного запоминающего устройства (в режиме сброса) в виде двоичных кодов, подаваемых на соответствующие входные шины.

Рассматриваемый элемент памяти, функционирующий по принципу «первым вошел– первым вышел», позволяет организовать выполнение операций записи и чтения данных с использованием всех сигналов подтверждения, поддерживаемых параметризированным модулем FIFO Generator версии v4.1. В качестве активного уровня сигналов на этих выходах выбран высокий логический уровень. В интерфейсе запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram присутствуют выходные шины счетчиков записанных слов данных, относящихся к портам записи и чтения. Каждая из этих выходных шин счетчиков имеет разрядность, равную десяти. В этом элементе задействован также вход сигнала асинхронного сброса.

Чтобы использовать элемент запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram в качестве компонента VHDL–описания разрабатываемого устройства, нужно добавить в раздел декларации этого описания приведенную ниже последовательность выражений:

component fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram 		
	port (
		din: IN std_logic_VECTOR(47 downto 0);
		prog_empty_thresh_assert: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_empty_thresh_negate: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_full_thresh_assert: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		prog_full_thresh_negate: IN std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		rd_clk: IN std_logic;
		rd_en: IN std_logic;
		rst: IN std_logic;
		wr_clk: IN std_logic;
		wr_en: IN std_logic;
		almost_empty: OUT std_logic;
		almost_full: OUT std_logic;
		dout: OUT std_logic_VECTOR(47 downto 0);
		empty: OUT std_logic;
		full: OUT std_logic;
		overflow: OUT std_logic;
		prog_empty: OUT std_logic;
		prog_full: OUT std_logic;
		valid: OUT std_logic;
		rd_data_count: OUT std_logic_VECTOR(9 downto 0);
		underflow: OUT std_logic;
		wr_ack: OUT std_logic;
		wr_data_count: OUT std_logic_VECTOR(9 downto 0) 
	);
end component;

Конкретные экземпляры данного компонента в составе блока определения архитектуры проектируемого устройства формируются с помощью оператора, шаблон которого выглядит следующим образом.

<идентификатор_экземпляра_компонента_fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram>:
 fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram 		
	port map (
		din => din,
		prog_empty_thresh_assert => prog_empty_thresh_assert,
		prog_empty_thresh_negate => prog_empty_thresh_negate,
		prog_full_thresh_assert => prog_full_thresh_assert,
		prog_full_thresh_negate => prog_full_thresh_negate,
		rd_clk => rd_clk,
		rd_en => rd_en,
		rst => rst,
		wr_clk => wr_clk,
		wr_en => wr_en,
		almost_empty => almost_empty,
		almost_full => almost_full,
		dout => dout,
		empty => empty,
		full => full,
		overflow => overflow,
		prog_empty => prog_empty,
		prog_full => prog_full,
		valid => valid,
		rd_data_count => rd_data_count,
		underflow => underflow,
		wr_ack => wr_ack,
		wr_data_count => wr_data_count 
	);

Подробный отчет об объеме различных ресурсов кристалла, который требуется для автономной реализации элемента запоминающего устройства f ifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram, представлен в информационной панели, вид которой показан на рис. 184.

Рис. 184. Вид информационной панели, содержащей сведения о количестве различных ресурсов ПЛИС, используемых для автономной реализации элемента запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram
Рис. 184. Вид информационной панели, содержащей сведения о количестве различных ресурсов ПЛИС, используемых для автономной реализации элемента запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_distributed_ram

Пример описания элемента запоминающего устройства, функционирующего по принципу «первым вошел–первым вышел», с раздельными сигналами синхронизации портов записи и чтения данных, сформированного с помощью параметризированного ядра FIFO Generator версии v4.1 для последующей реализации на основе встроенных модулей FIFO

Примером запоминающего устройства, функционирующего по принципу «первым вошел–первым вышел», с двумя различными сигналами синхронизации портов записи и чтения данных, которое сформировано с помощью параметризированного ядра FIFO Generator версии v4.1 для последующей реализации на основе встроенных модулей FIFO в ПЛИС семейств Virtex–4 и Virtex–5, является элемент fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo. Данный элемент FIFO–памяти обладает информационной емкостью 128 кбит с организацией входного и выходного информационных портов (портов записи и чтения данных) 2048 слов 64 разряда. Текст сгенерированного VHDL–описания запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo выглядит следующим образом:

LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.ALL;
-- synthesis translate_off 
Library XilinxCoreLib;
-- synthesis translate_on 
ENTITY fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo IS 		
	port (
		din: IN std_logic_VECTOR(63 downto 0);
		rd_clk: IN std_logic;
		rd_en: IN std_logic;
		rst: IN std_logic;
		wr_clk: IN std_logic;
		wr_en: IN std_logic;
		dout: OUT std_logic_VECTOR(63 downto 0);
		empty: OUT std_logic;
		full: OUT std_logic;
		overflow: OUT std_logic;
		prog_empty: OUT std_logic;
		prog_full: OUT std_logic;
		valid: OUT std_logic;
		underflow: OUT std_logic;
		wr_ack: OUT std_logic;
		sbiterr: OUT std_logic;
		dbiterr: OUT std_logic 
	);
END fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo;
--
ARCHITECTURE fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo_a
 OF fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo IS 
-- synthesis translate_off 
component wrapped_fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo
	port (
		din: IN std_logic_VECTOR(63 downto 0);
		rd_clk: IN std_logic;
		rd_en: IN std_logic;
		rst: IN std_logic;
		wr_clk: IN std_logic;
		wr_en: IN std_logic;
		dout: OUT std_logic_VECTOR(63 downto 0);
		empty: OUT std_logic;
		full: OUT std_logic;
		overflow: OUT std_logic;
		prog_empty: OUT std_logic;
		prog_full: OUT std_logic;
		valid: OUT std_logic;
		underflow: OUT std_logic;
		wr_ack: OUT std_logic;
		sbiterr: OUT std_logic;
		dbiterr: OUT std_logic 
	);
end component;
-- 
-- Configuration specification 
for all : wrapped_fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_
 in_fifo use entity XilinxCoreLib.fifo_generator_v4_1(behavioral) 		
	generic map(
		c_has_int_clk => 0,
		c_rd_freq => 100,
		c_wr_response_latency => 1,
		c_has_srst => 0,
		c_has_rd_data_count => 0,
		c_din_width => 64,
		c_has_wr_data_count => 0,
		c_full_flags_rst_val => 0,
		c_implementation_type => 4,
		c_family => «virtex5»,
		c_use_embedded_reg => 0,
		c_has_wr_rst => 0,
		c_wr_freq => 200,
		c_underflow_low => 1,
		c_has_meminit_file => 0,
		c_has_overflow => 1,
		c_preload_latency => 0,
		c_dout_width => 64,
		c_rd_depth => 2048,
		c_default_value => «BlankString»,
		c_mif_file_name => «BlankString»,
		c_has_underflow => 1,
		c_has_rd_rst => 0,
		c_has_almost_full => 0,
		c_has_rst => 1,
		c_data_count_width => 11,
		c_has_wr_ack => 1,
		c_use_ecc => 1,
		c_wr_ack_low => 1,
		c_common_clock => 0,
		c_rd_pntr_width => 11,
		c_use_fwft_data_count => 0,
		c_has_almost_empty => 0,
		c_rd_data_count_width => 11,
		c_enable_rlocs => 0,
		c_wr_pntr_width => 11,
		c_overflow_low => 1,
		c_prog_empty_type => 1,
		c_optimization_mode => 0,
		c_wr_data_count_width => 11,
		c_preload_regs => 1,
		c_dout_rst_val => «0»,
		c_has_data_count => 0,
		c_prog_full_thresh_negate_val => 2039,
		c_wr_depth => 2048,
		c_prog_empty_thresh_negate_val => 11,
		c_prog_empty_thresh_assert_val => 10,
		c_has_valid => 1,
		c_init_wr_pntr_val => 0,
		c_prog_full_thresh_assert_val => 2040,
		c_use_fifo16_flags => 0,
		c_has_backup => 0,
		c_valid_low => 1,
		c_prim_fifo_type => «512x72»,
		c_count_type => 0,
		c_prog_full_type => 1,
		c_memory_type => 4 
	);
-- synthesis translate_on 
BEGIN 
-- synthesis translate_off 
U0 : wrapped_fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo 		
	port map (
		din => din,
		rd_clk => rd_clk,
		rd_en => rd_en,
		rst => rst,
		wr_clk => wr_clk,
		wr_en => wr_en,
		dout => dout,
		empty => empty,
		full => full,
		overflow => overflow,
		prog_empty => prog_empty,
		prog_full => prog_full,
		valid => valid,
		underflow => underflow,
		wr_ack => wr_ack,
		sbiterr => sbiterr,
		dbiterr => dbiterr 
	);
-- synthesis translate_on 
--
END fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo_a;

В элементе fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo используется режим чтения информации с возможностью предварительного просмотра данных FWFT. Применение в этом запоминающем устройстве функции коррекции ошибок ECC (Error Correction Checking) позволяет исправлять одиночные ошибки (ошибки в одном разряде слова данных) и обнаруживать двойные (ошибки в двух разрядах слова данных).

В составе интерфейса данного элемента FIFO–памяти присутствует вход сигнала синхронного сброса. Сформированное запоминающее устройство fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo поддерживает возможность выполнения операций записи и чтения данных с использованием всех сигналов подтверждения, предоставляемых параметризированным модулем FIFO Generator версии v4.1. В качестве активного уровня этих сигналов выбран низкий логический уровень. В рассматриваемом элементе FIFO–памяти предусмотрены также программируемые пользователем выходы сигналов предупреждения PROG_EMPTY и PROG_FULL, которые информируют о достижении заданных верхней и нижней границ массива слов данных, записанных в данное запоминающее устройство. Активный уровень на выходе сигнала предупреждения PROG_EMPTY формируется в том случае, если количество слов данных, записанных в элемент fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo, меньше или равно десяти. Сигнал предупреждения PROG_FULL переключается в активное состояние тогда, когда число записанных слов данных в указанном элементе FIFO–памяти больше или равно 2048.

Декларация представленного выше элемента запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo при использовании его в качестве компонента в составе описания разрабатываемого устройства выполняется с помощью конструкции, которая имеет следующий вид:

component fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo 		
	port (
		din: IN std_logic_VECTOR(63 downto 0);
		rd_clk: IN std_logic;
		rd_en: IN std_logic;
		rst: IN std_logic;
		wr_clk: IN std_logic;
		wr_en: IN std_logic;
		dout: OUT std_logic_VECTOR(63 downto 0);
		empty: OUT std_logic;
		full: OUT std_logic;
		overflow: OUT std_logic;
		prog_empty: OUT std_logic;
		prog_full: OUT std_logic;
		valid: OUT std_logic;
		underflow: OUT std_logic;
		wr_ack: OUT std_logic;
		sbiterr: OUT std_logic;
		dbiterr: OUT std_logic 
	);
end component;

Для создания конкретного экземпляра компонента fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo нужно включить в состав блока определения архитектуры проектируемого устройства оператор, шаблон которого выглядит следующим образом.

<идентификатор_экземпляра_компонента_fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo>:
 fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo 		
	port map (
		din => din,
		rd_clk => rd_clk,
		rd_en => rd_en,
		rst => rst,
		wr_clk => wr_clk,
		wr_en => wr_en,
		dout => dout,
		empty => empty,
		full => full,
		overflow => overflow,
		prog_empty => prog_empty,
		prog_full => prog_full,
		valid => valid,
		underflow => underflow,
		wr_ack => wr_ack,
		sbiterr => sbiterr,
		dbiterr => dbiterr 
	);

Подробные сведения о количестве различных ресурсов ПЛИС (включая встроенные модули FIFO, конфигурируемые на основе ресурсов блочной памяти кристалла Block SelectRAM), используемом для автономной реализации элемента запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo, отражены в отчете, содержащемся в информационной панели, вид которой представлен на рис. 185.

Рис. 185. Вид информационной панели, содержащей сведения о количестве различных ресурсов ПЛИС, используемых для автономной реализации элемента запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo
Рис. 185. Вид информационной панели, содержащей сведения о количестве различных ресурсов ПЛИС, используемых для автономной реализации элемента запоминающего устройства fifo_generator_v4_1_independent_clocks_built_in_fifo

Описание интерфейса элементов запоминающих устройств, функционирующих по принципу «первым вошел–первым вышел», которые формируются на основе параметризированного модуля FIFO Generator версии v4.1

В описаниях элементов запоминающих устройств, работающих по принципу «первым вошел–первым вышел», которые создаются с помощью параметризированного модуля FIFO Generator версии v4.1, используется следующая система условных обозначений входных и выходных портов:

  • clk — вход сигнала синхронизации в элементах FIFO–памяти, в которых порты записи и чтения данных тактируются одним сигналом;
  • wr_clk — вход сигнала синхронизации для порта записи данных в элементах запоминающих устройств FIFO, в которых входной и выходной порты управляются двумя различными тактовыми сигналами;
  • rd_clk — вход сигнала синхронизации для порта чтения данных в элементах FIFO–памяти, в которых входной и выходной порты тактируются раздельными сигналами;
  • rst — вход сигнала асинхронного сброса;
  • srst — вход сигнала синхронного сброса;
  • din[N:0] — входная шина с разрядностью N+1, на которую поступают информационные данные, записываемые в запоминающее устройство FIFO;
  • wr_en — вход сигнала разрешения (или запрета) выполнения операции записи данных в элемент FIFO–памяти;
  • rd_en — вход сигнала, разрешающего или запрещающего выполнение операции чтения (извлечения) данных из запоминающего устройства FIFO;
  • almost_full — выход сигнала ALMOST_FULL, предупреждающего о том, что в элемент памяти может быть записано еще не более одного слова данных;
  • almost_empty — выход сигнала ALMOST_EMPTY, информирующего о том, что не более одного слова данных может быть еще считано из сформированного запоминающего устройства;
  • empty — выход сигнала EMPTY, активный уровень которого уведомляет об отсутствии записанной информации в элементе FIFO–памяти и невозможности корректного выполнения операции чтения данных;
  • full — выход сигнала FULL, активный уровень которого предупреждает о заполнении всего объема запоминающего устройства FIFO (всех ячеек FIFO–памяти) и невозможности осуществления операции записи новых данных;
  • dout[M:0] — выходная шина данных с разрядностью M+1, на которую выводится информация, считываемая из элемента FIFOпамяти;
  • wr_ack — выход сигнала Write Acknowledge, информирующего об успешном выполнении операции записи данных, осуществляемой в течение предыдущего периода тактового сигнала;
  • overflow — выход сигнала Overflow, сообщающего об ошибке в процессе выполнения операции записи, производимой во время предыдущего периода тактового сигнала, из–за переполнения емкости запоминающего устройства;
  • valid — выход сигнала Valid, активный уровень которого информирует о достоверности информации, представленной на выходной шине данных;
  • underflow — выход сигнала Underflow, извещающего об ошибке в процессе выполнения операции чтения данных, осуществляемой в течение предыдущего периода тактового сигнала, из–за отсутствия записанной информации в запоминающем устройстве FIFO;
  • prog_full — выход дополнительного, программируемого пользователем, сигнала состояния PROG_FULL, активный уровень которого сообщает о записи определенного числа слов данных (заполнении заданного пользователем числа ячеек FIFO–памяти);
  • prog_empty — выход дополнительного, программируемого пользователем, сигнала состояния PROG_EMPTY, информирующего о достижении заданного минимально допустимого числа записанных слов данных в процессе операции чтения;
  • prog_full_thresh[K:0] — входная шина с разрядностью K+1, предназначенная для записи двоичного кода значения, которое определяет условие переключения уровня (сброса и установки) программируемого пользователем сигнала состояния PROG_FULL, сообщающего о записи определенного числа слов данных в элемент памяти FIFO;
  • prog_full_thresh_assert[K:0] — входная шина с разрядностью K+1, на которую подается двоичный код значения, определяющего условие установки программируемого пользователем сигнала состояния PROG_FULL, информирующего о заполнении заданного числа ячеек запоминающего устройства FIFO;
  • prog_full_thresh_negate[K:0] — входная шина с разрядностью K+1, на которую поступает двоичный код значения, определяющего условие сброса программируемого пользователем сигнала состояния PROG_FULL, сообщающего о записи определенного числа слов данных в элемент памяти FIFO;
  • prog_empty_thresh[K:0] — входная шина с разрядностью K+1, предназначенная для загрузки двоичного кода значения, которое устанавливает условие переключения уровня программируемого пользователем сигнала состояния PROG_EMPTY, предупреждающего о достижении заданного минимально допустимого числа записанных слов данных в процессе операции чтения;
  • prog_empty_thresh_assert[K:0] — входная шина с разрядностью K+1, на которую подается двоичный код значения, определяющего условие установки программируемого пользователем сигнала состояния PROG_EMPTY, уведомляющего о достижении заданного минимально допустимого числа записанных слов данных в процессе операции чтения;
  • prog_empty_thresh_negate[K:0] — входная шина с разрядностью K+1, на которую поступает двоичный код значения, определяющего условие сброса программируемого пользователем сигнала состояния PROG_EMPTY, предупреждающего о достижении заданного минимально допустимого числа записанных слов данных в процессе операции чтения;
  • data_count[L:0] — выходная шина с разрядностью L+1, на которой отображается текущее значение счетчика числа слов данных, записанных в запоминающее устройство FIFO, тактируемое одним сигналом синхронизации;
  • wr_data_count [L:0] — выходная шина с разрядностью L+1, на которой отображается текущее значение счетчика числа записанных слов данных, относящегося к порту записи в запоминающем устройстве FIFO с двумя различными сигналами синхронизации входного и выходного портов;
  • rd_data_count [L:0] — выходная шина с разрядностью L+1, на которую выводится текущее значение счетчика числа записанных слов данных, относящегося к порту чтения в запоминающем устройстве FIFO с раздельными сигналами синхронизации входного и выходного портов;
  • sbiterr — выход сигнала, активный уровень которого информирует о наличии скорректированной ошибки в одном разряде слова данных в элементах FIFO–памяти, реализуемых на базе ресурсов блочной памяти ПЛИС Block SelectRAM или встроенных модулей FIFO в кристаллах семейства Virtex–5;
  • dbiterr — выход сигнала, активный уровень которого уведомляет об обнаружении ошибок в двух разрядах слова данных в запоминающих устройствах, выполняемых на основе ресурсов блочной памяти кристалла Block SelectRAM или встроенных модулей FIFO в ПЛИС семейства Virtex–5.

Следует обратить внимание на то, что наличие активного уровня сигнала на выходе dbiterr свидетельствует об искажении соответствующего слова данных, записанного в сформированный элемент FIFO–памяти. При выполнении операций записи нужно учитывать, что в случае возникновения переполнения емкости запоминающего устройства (при появлении активного уровня сигнала на выходе overflow) информация, загруженная ранее в этот элемент, сохраняется.

Окончание следует

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке