基于fpga的fifo设计和应用

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1、嵌入式技术张奇山等:基于FPGA的FIFO设计和应用基于FPGA的FIFO设计和应用张奇山,刘安芝,刘希顺(国防科学技术大学湖南长沙410073)摘要:为实现目标识别与跟踪的应用目的,在基于TMS320DM642的FIFO基础上扩展存储空间,提出一种基于FPGA实现SDRAM控制器的方法。分析所用SDRAM的特点和工作原理,介绍FPGA中SDRAM控制器的组成和工作流程,给出应用中读SDRAM的时序图。FPGA采用模块化设计,增强SDRAM控制器的通用性,更方便地满足实际需求。关键词:FIFO;SDRAM控制器;FPGA;实时跟踪中图分类号:TP3

2、68.1文献标识码:B文章编号:10042373X(2009)182050203DesignandApplicationofFIFOBasedonFPGAZHANGQishan,LIUAnzhi,LIUXishun(NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,410073,China)Abstract:Inordertoachievetheapplicationoftargetrecognitionandtracking,thememoryonthebasisofTMS320DM642′FIFOis

3、expanded,SDRAMcontrolleroftheimplementationbasingontheFPGAisdesigned.Firstly,thecharacteristicsandprinciplesofSDRAMareanalyzed.Then,thecompositionofSDRAMcontrollerandworkflowinFPGAareintroduced.TheapplicationintimeofSDRAMtimingchartisgiven.Inordertomeettheactualneedsmoreconven

4、ientanden2hancetheversatilityofSDRAMcontroller,FPGAusedmodulardesign.Keywords:FIFO;SDRAMcontroller;FPGA;real2timetracking越长,对数据流的吞吐量就越大,可以从某种程度上提0引言[1]高数据的传输速率。在利用DSP实现视频实时跟踪时,需要进行大量FIFO的大小由所选SDRAM芯片的容量来决定。高速的图像采集。而DSP本身自带的FIFO并不足以该设计以采用MICRON公司的MT48LC4M32B2支持系统中大量数据的暂时存储,这就要求

5、大的中间缓(4BANK×4M×32b)为例,存储容量为128Mb,数据存,而专用的高速FIFO芯片价格昂贵且容量受限,大带宽为32位,内部由4个BANK组成,每个BANK有大增加了商业成本,因此在实际应用中寻找FIFO代替4096行和256列。器件是很有必要的。MT48LC4M32B2的控制信号有CLK(时钟信号)、CKE(时钟使能)、CS(片选信号)、WE(写使能)、CAS1器件选择(列有效)、RAS(行有效)、DQM0～DQM3(输入输出使这里在视频信号处理系统中,将利用FPGA作为能)。控制信号组成的常用控制命令如表1所示。桥梁,实现对SDR

6、AM的控制,以达到大量高速存取数表1MT48LC4M32常用控制命令据的功能。之所以选取SDRAM,主要是因为在各种随功能CSRASCASWEDQM机存取器件中,SDRAM的容量较大,价格较低,且数据———HXXXX空操作LHHHX突发传输模式大大提高了存取速度,能够满足应用的激活LLHHX要求。读操作LHLHL/H8FIFO的速度受到两个因素的限制:写操作LHLLL/H8(1)SDRAM的最高工作频率。SDRAM的工作突发停止LHHLX频率越高,数据的传输速率就越高;预充电LLHLX(2)SDRAM的突发长度。SDRAM的突发长度自动刷新LLLH

7、X模式设定LLLLX收稿日期:200920121550《现代电子技术》2009年第18期总第305期þ计算机应用技术üM2用于规定突发长度,可以为1,2,4,8。M3用于规定突2FIFO系统设计发类型,当M3=0时,突发类型是连续的;当M3=1时,FIFO系统由FGPA和SDRAM两部分组成。其突发类型是交错的。M4～M6用于规定CAS延迟的时中,FGPA内部包含FIFO监控器、缓冲器、SDRAM控钟周期数,可以分为1,2,3。M7,M8用于规定运行模式。制器三个模块。M9用于规定写突发模式,当M9=0时,按实际编程的突FIFO监控器的作用是将FI

8、FO的状态转变成状态发长度存取;当M9=1时,按单个存取单元写入,但可按机的读、写信号。若操作为向SDRAM写数据,则在实