在一些需要特殊運算的應(yīng)用電路中，只讀存儲器ROM是關(guān)鍵元件,，設(shè)計人員通常利用ROM創(chuàng)建各種查找表，從而簡化電路設(shè)計,，提高電路的處理速度和穩(wěn)定性,。FPGA是基于SRAM的可編程器件,。掉電后FPGA上的配置信息將全部丟失，所以由FPGA構(gòu)造的數(shù)字系統(tǒng)在每次上電后要依賴于外部存儲器來主動配置或在線被動配置,。真正意義上的ROM應(yīng)具有掉電后信息不丟失的特性,，因此利用FPGA實現(xiàn)的ROM只能認(rèn)為器件處于用戶狀態(tài)時具備ROM功能。使用時不必要刻意劃分,，而ROM單元的初始化則是設(shè)計人員必須面對的問題,。本文討論FPGA的ROM初始化問題，詳細(xì)介紹mit文件的創(chuàng)建與使用,。
2 基于FPGA的ROM的實現(xiàn)
基于MAX+PLUSⅡ軟件平臺,，F(xiàn)PGA可編程器件實現(xiàn)ROM功能比較簡單。只需運行MAX+PLUSⅡ,，選擇圖形輸入,，在新建頁的空白處雙擊并在彈出的對話框中選擇d：＼maxplus2＼max2lib＼mega_lpm，調(diào)用軟件提供的參數(shù)可調(diào)庫(mega_lpm),，找出參數(shù)化ROM宏模塊(lpm_rom),，如圖1所示。表1列出lpm_ROM宏模塊的端口及參數(shù)設(shè)置,。
根據(jù)需要選擇必要的Address[],、q[]兩個端口創(chuàng)建加法運算的查找表。引入lpm_ROM宏模塊后,，一定要把LPM_ADDRESS_CONTROL設(shè)置為″UNREGISTERED″,，否則編譯報錯。本系統(tǒng)設(shè)計選用了Altera公司的FLEX10K系列的FPGA(EPF10K10LC84-4),，其模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示,。
引入lpm_ROM宏模塊后,，開始ROM的初始化,，這是運用lpm_ROM宏模塊做為系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵。ROM初始化就是要在對應(yīng)的地址賦初始值以實現(xiàn)查找表的功能,。在系統(tǒng)編譯之前一定要先設(shè)置LPM_FILE參數(shù),。實際上就是要加入一個mif文件或hex文件。以下詳細(xì)討論在MAX+PLUSⅡ環(huán)境下mif文件的創(chuàng)建和使用,。
3 lpm_ROM初始化及mif文件
3.1 mif文件的格式及創(chuàng)建
3.1.1 mif文件格式
mif文件是在編譯和仿真過程中作為存儲器(ROM或RAM)初始化輸入的文件,，即memory initialization file。mif文件格式為：
3.1.2 mif文件創(chuàng)建
mif文件的創(chuàng)建很簡單,，主要有兩種方法,，一種是在MAX+PLUSⅡ環(huán)境下，新建文件，選文本輸入,，保存為mif文件,。另一種方法是建立一個txt文件，然后將擴(kuò)展名改成mif即可,。
3.2 mif文件的使用
依上述方法創(chuàng)建的mif文件只是一個空文件,，在lpm_ROM宏模塊的LPM_FILE中引入這樣的文件，僅僅能幫助lpm_ROM宏模塊通過編譯并把所有的存儲單元初始化為零,。且在編譯出現(xiàn)：Warning：Can't find data in initial memory content[MIF／HEX]file,。
mif文件的格式是固定的，對于前4行(DEPTH,，WIDTH,，ADDRESS_RADIX，DATA_RADIX),，前2個參數(shù)應(yīng)與lpm_ROM宏模塊LPM_WIDTHAD和LPM_WIDTH相關(guān)聯(lián),，后2個參數(shù)為了方便一般設(shè)置為DEC(十進(jìn)制)。關(guān)鍵是文件內(nèi)容的begin與end之間的部分,。mif文件的使用就是修改begin與end之間的內(nèi)容,。主要有兩種修改方法。
3.2.1 mif文件的修改方法1
mif文件的使用,，即修改begin與end之間的內(nèi)容,，最常用的就是高級語言法。本文借助實例給以說明,，并給出相應(yīng)的m(Matlab)語言程序,。
設(shè)計要求：8位地址輸入，8位數(shù)據(jù)輸出,，輸出數(shù)等于地址高4位對應(yīng)的數(shù)加低4位對應(yīng)的數(shù),，即實現(xiàn)1個4位二進(jìn)制加法的查找表。這里只用到lpm_ROM宏模塊的Address[],、q []兩個端口,。lpm_ROM宏模塊及mif文件格式如圖3所示。
采用MATLAB語言產(chǎn)生含有begin與end之間內(nèi)容的txt文件,，M文件的內(nèi)容為：
保存并運行，然后打開aaa.txt文件(默認(rèn)路徑C：＼MATLAB701＼aaa.txt),，拷貝到mif文件的begin與end之間,，即完成了對該文件的修改。使用高級語言修改mif文件速度快,，準(zhǔn)確度高且能實現(xiàn)復(fù)雜運算,。適用于數(shù)據(jù)較多的場合。
mif文件的修改方法2是在MAX+PLUSⅡ環(huán)境下，直接修改lpm_ROM存儲器的各存儲單元的內(nèi)容,。步驟如下：先引入lpm_ROM宏模塊,，新建aa.mif文件并加載到LPM_FILE中，編譯完成后,，波形編輯,，然后仿真。此時MAX+PLUSⅡ會增加一個initialize菜單,，點擊initialize->initialize memory…,，即可在彈出的對話框中編輯存儲器各單元內(nèi)容，如圖4所示,。
各存儲單元輸入后,，點擊Export File…，在彈出的對話框中確定要輸出的mif文件名,，即完成了對mif文件的修改,。這種方法適合數(shù)據(jù)量較小的場合，比較簡單直觀,。
以四位二進(jìn)制加法查找表為例,，分別采用以上兩種方法對mif文件進(jìn)行修改，仿真如下圖5所示,。
仿真顯示,，兩種方式下均正確實現(xiàn)了四位二進(jìn)制加法查找表。
4 結(jié)束語
本文詳細(xì)討論了基于FPGA的mif文件創(chuàng)建與使用,，對于mif文件創(chuàng)建與使用均給出了兩種可行性的方法,。mif文件具有固定格式，而對mif文件使用主要就是對mif,。文件begin與end之間的內(nèi)容進(jìn)行修改,。本文以四位二進(jìn)制加法查找表的實現(xiàn)為例，給出了m(Matlab)語言源程序,。