原创 【博客大赛】FPGA例化的内部RAM读取延迟差异

FPGA片内RAM读取延迟差异

问题

    在进行查找表读取实验的时候，已经验证FPGA内部RAM（单口、单时钟）读取动作在地址有效后下一个时钟读取的数据就有效，如图1所示。而在今天调试符合仿真的时候，发现仿真数据从RAM读出送给CS时需要等待2个时钟周期，如图2所示。

图1：存储TLUT的RAM读取只需等待1一个时钟周期

图2：存储符合仿真数据的RAM读取需要等待2个时钟周期

图3：图2局部放大效果

分析

    这两个RAM都是调用相同的函数，除了端口位宽和深度不同外其它参数都一样。那么是什么原因导致它们的读取时序的差异呢？通过查看工程的编译报告，也许能够找到其它的一些差异，如图4所示，是图2所示的大RAM的编译实现后的资源报告。可以看到该RAM的实现消耗了172个M4K以及2个M-RAM。

图4：大RAM实现后的资源消耗

    而我们查看图1所示的小RAM实现后的资源消耗情况，如图5所示，可以看到这个小RAM使用一个M4K就足够了。

图5：存储TLUT小RAM的实现结果

    那么是否是这种实现差异导致了RAM读取时序的差异呢？从Altera的RAM用户手册上并没有找到我想要的答案。

    我试图改变设计使用唯一的一个M-RAM来实现该大RAM，如图6所示，但是效果还是一样，即其读取时序还是需要等待2个时钟周期。

图6：仅使用1个M-RAM来实现大RAM

 结论

    上述问题，其实并不是问题，是本人在调试的时候观察SignalTap的时候视觉误差导致，其实图1和图2是一样的。即都是在地址有效存在ram地址端口2个时钟周期后输出端口上稳定得到该地址的数据，注意图1中每个地址出现的时间长度是2个时钟周期，而不是我之前误认为的1个时钟周期。

      图7是器件手册里面给出的单口RAM时序波形图，仔细看看同步Q输出其实就是在地址有效的下下个时钟周期才稳定在总线上。