基于SRAM/DRAM的大容量FIFO的设计与实现
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2020-12-10
14:41:06
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基于基于SRAM/DRAM的大容量的大容量FIFO的设计与实现的设计与实现
1 引言FIFO(First In First Out)是一种具有先进先出存储功能的部件。在高速数字系统当中通常用作数据缓存。
在高速数据采集、传输和实时显示控制领域中．往往需要对大量数据进行快速存储和读取，而这种先进先出的
结构特点很好地适应了这些要求，是传统RAM无法达到的。许多系统都需要大容量FIFO作为缓存，但是由于成
本和容量限制，常采用多个FIFO芯片级联扩展，这往往导致系统结构复杂，成本高。本文分别针对Hynix公司的
两款SRAM和DRAM器件，介绍了使用CPLD进行接口连接和编程控制，来构成低成本、大容量、高速度FIFO的
方法。该方法具有通用性,可以方便地移植到与其他RAM器件相连的
1 引言
FIFO(First In First Out)是一种具有先进先出存储功能的部件。在高速数字系统当中通常用作数据
缓存。在高速数据采集、传输和实时显示控制领域中．往往需要对大量数据进行快速存储和读
取，而这种先进先出的结构特点很好地适应了这些要求，是传统RAM无法达到的。
许多系统都需要大容量FIFO作为缓存，但是由于成本和容量限制，常采用多个FIFO芯片级联扩
展，这往往导致系统结构复杂，成本高。本文分别针对Hynix公司的两款SRAM和DRAM器件，
介绍了使用CPLD进行接口连接和编程控制，来构成低成本、大容量、高速度FIFO的方法。该方
法具有通用性,可以方便地移植到与其他RAM器件相连的应用中去[1]。
2基于SRAM的设计与实现
2．1 SRAM结构芯片HY64UD16322A
静态随机存取存储器SRAM(Static Random Access Memory)是一种非常重要的易失性存储器，
它的速度非常快，并且能在快速读取和刷新时保持数据完整性。本系统SRAM器件采用Hynix公
司的HY64UD16322A[2]。HY64UD16322A是高速、超低功耗32 Mbit SRAM，内部具有2 097
152个16 bit字容量。采用了CMOS制造工艺、TTL电平接口以及三态输出，具有较大的输入电压
和温度范围。同时HY64UD16322A支持DPD(Deep Power Down)模式，保证其在待机模式下功
耗进一步降低。 2．2系统硬件设计
整个系统采用CPLD作为控制核心器件。CPLD选用Altera公司的MAX7128AETC100-5[3]。
MAX7128基于Altera公司第二代MAX乘积项结构，是采用CMOS EEPROM技术制造的EPLD，
它集成了2 500个可用门，128个宏单元以及100个I／O引脚。
图1是HY64UD16322A内部结构以及与CPLD接口设计的系统连接图。可以看
出，HY64UD16322A由地址译码、逻辑控制模块以及大容量存储阵列组成。CPLD接收到FIFO
控制信号．按照该SRAM读写时序要求完成相应的读写操作．再通过所构造FIFO的数据输入输出
和状态控制接口返回。
2．3指针算法程序设计
系统采用CPLD作为总控制器件。根据FIFO的特点，需要将SRAM按地址存储用程序控制成先进
先出的结构。这里采用指针算法来实现这种结构设计：设置两个指针变量StartPos和EndPos．
分别作为进入数据头尾指针。当有新数据写入时，数据从上一次存储最后位置的下一个位置开始
存放．存入一个数据．EndPos就自动加1，保持与最后数据位置同步。当EndPos超过整个RAM
的最大容量(RAM_SIZE)时，就需要循环返回，从0x000位置存放，一直到EndPos与StartPos重
合。这时可以认为RAM已经存满。同理，读出数据时。起始位置StartPos自动加1。当StartPos
超过整个RAM的最大容量时，就从0x000位置读取。一直到StartPos与EndPos重合，这时可以
认为RAM已经读空。在这两个过程当中，CPLD需要对地址线进行控制．不难发现，写数据的时
候Address与EndPos一致，读数据的时候Address与StartPos一致。图2是整个系统写和读时序
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