基于FPGA 的嵌入式塊SRAM 的設(shè)計

　　譯碼所得的A11∶8>_DEC0∶15>即可實(shí)現(xiàn)片選存儲。當(dāng)配置為1 位時，4 位地址均有效，譯出的16位中只有1 位有效，只能選擇16 片中的1 片。當(dāng)配置為2 位時，ADDR11>使能無效，譯出16位中有連續(xù)2 位有效，能選擇16 片中連續(xù)2 片。當(dāng)配置為4 位時，譯出16 位中有連續(xù)4 位有效，能選擇16 片中連續(xù)4 片。配置為8 位就能選擇16 片中的上8 片或下8 片。配置為16 位，4 個地址均無效，譯出的16 位全有效，16 片全選。經(jīng)過了片選的一級譯碼，列譯碼還需經(jīng)過第二級的片內(nèi)譯碼。

圖4 片內(nèi)譯碼

　　A11∶8>_DEC與A7 譯碼均為低有效，A6譯碼為高有效。之所以能夠用或門譯碼，是因?yàn)闆]被譯碼的一對BL 和BLN 位線上的數(shù)據(jù)是不會被寫入存儲單元的，如A70>為1，A11∶8>_DEC為1，BL0>與BLN0>均為1，即使字線打開了，它們也是不會被寫入存儲陣列的。而被譯碼選中的一對位線，BL與BLN 互補(bǔ)，它們上的數(shù)據(jù)即可被寫入存儲單元。

　　3.2.3 位線充電電路

　　對位線的充電共有兩對充電管和一對上拉管，寬長比在設(shè)計上也是有講究的。上拉管一直開啟，為倒比管。柵極接平衡管的M1 和M2 時序要求較高，因?yàn)樗鼈兊膶掗L比較大，為主要充電管。在BRAM總使能信號ENA和時鐘CLK有效時工作，進(jìn)行預(yù)充電。在CLK 下降沿，M1 和M2 短暫關(guān)閉可執(zhí)行讀操作。M1、M2和平衡管都在Pre1_BL信號控制下工作。

　　Pre1_BL 需在數(shù)據(jù)線與位線之間的開關(guān)管打開時關(guān)閉，不影響數(shù)據(jù)的讀操作。Pre1_BL信號受到數(shù)據(jù)線與位線的開關(guān)管控制信號A 的約束，圖4 的結(jié)構(gòu)即可避免Pre1_BL與A的時序沖突，在A有效時，Pre1_BL無效，且當(dāng)A 關(guān)閉時，Pre1_BL 延遲開啟。

　　而M3 和M4 管則由Pre2_BL信號控制，Pre2_BL由BRAM全局信號ENA、CLK 和WE 一起控制。由于BRAM 在進(jìn)行寫操作時，也可鏡像地輸出寫入的數(shù)據(jù)，即也做了讀操作。為了更好地在寫入時也讀出，且滿足頻率要求，有必要增加這一充電管。

　圖5 Pre1_BL 信號產(chǎn)生電路

圖6 位線充電電路

　　4 BRAM應(yīng)用

　　作為隨機(jī)存取存儲器，BRAM 除了實(shí)現(xiàn)一般的存儲器功能外，還可實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)寬度的存儲，且可用作ROM，以實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)。當(dāng)初始化了BRAM后，一組地址輸入就對應(yīng)了一組數(shù)據(jù)的輸出，根據(jù)數(shù)據(jù)和地址的對應(yīng)關(guān)系，就能實(shí)現(xiàn)一定的函數(shù)功能，BRAM 之所以能實(shí)現(xiàn)函數(shù)邏輯，原因是它擁有足夠的存儲單元，可以把邏輯函數(shù)所有可能的結(jié)果預(yù)先存入到存儲單元中。如實(shí)現(xiàn)4 × 4 二進(jìn)制乘法器：

　　即由地址來查找數(shù)據(jù)，如同LUT。在FPGA 中，還可用BRAM來實(shí)現(xiàn)FIFO中的存儲體模塊，CLB實(shí)現(xiàn)控制邏輯，設(shè)計緊湊，小巧靈活。

圖7 4 位乘法器

　　5 結(jié)論

　　如今系統(tǒng)越來越高級，數(shù)字電路也高度集成，存儲器也越來越多地應(yīng)用于嵌入式芯片中。本文設(shè)計了一種應(yīng)用于FPGA 的嵌入式存儲器結(jié)構(gòu)，符合一般的雙端SRAM 功能，且具有FPGA 功能塊的可配置選擇，靈活性很高。