请教关于SRAM(VHDL)建模的一些问题

jefby · 发表于 2012-7-27 13:23:40

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本帖最后由 jefby 于 2012-7-27 16:20 编辑

最近在研究SRAM，然后自己写个VHDL程序来验证设计的SRAM模型是否正确。结果代码中存在一些问题：无语法错误，但是读取数据时不能有效读出。废话不多说。模型代码如下：

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
entity sram is
port(
sram_addr : in STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);--地址信号
sram_oe : in STD_LOGIC;--输出允许信号
sram_we : in STD_LOGIC;--写允许信号
sram_data : inout STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--读取到的数据或者写入的数据
sram_ce : in STD_LOGIC--芯片有效信号
);
end sram;
architecture Behavioral of sram is
TYPE memory_array IS ARRAY ( 0 TO 15 )OF STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
SIGNAL mysram : memory_array;--定义16*8bit SRAM
SIGNAL int_addr : INTEGER RANGE 0 TO 15;
SIGNAL we_rise,din_change :TIME := 0 ns;
begin
int_addr <= CONV_INTEGER(sram_addr);--将位矢量转换为int型数据
PROCESS(sram_we)
BEGIN
IF(sram_we'EVENT AND sram_we = '1') THEN --当we上升沿
IF(sram_ce ='0' AND sram_we ='1') THEN --检测片选是否有效，且sram_we是否为高电平，若是，则更新数据
mysram(int_addr) <= sram_data AFTER 2 ns;
END IF;
END IF;-- IF(sram_we'EVENT AND sram_we = '1')
we_rise <= NOW;
ASSERT (NOW - din_change >= 2 ns);
REPORT "SETUP ERROR din(SRAM)"
SEVERITY WARNING; --din 建立时间检查
END PROCESS;
PROCESS(sram_oe,sram_ce)
BEGIN
IF(sram_oe = '0' AND sram_ce ='0') THEN
sram_data <= mysram(int_addr) AFTER 3 ns;
ELSE
sram_data <= "ZZZZZZZZ" AFTER 4 ns;
END IF;
END PROCESS;

复制代码

测试文件如下所示：

LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY sram_test IS
END sram_test;
ARCHITECTURE behav OF sram_test IS
COMPONENT sram
PORT
(
sram_addr:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
sram_oe :IN STD_LOGIC;
sram_we :IN STD_LOGIC;
sram_data :INOUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
sram_ce :IN STD_LOGIC
);
END COMPONENT;
SIGNAL addr:STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);
SIGNAL oe:STD_LOGIC;
SIGNAL we:STD_LOGIC;
SIGNAL io:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
SIGNAL ce:STD_LOGIC;
BEGIN
uut:sram PORT MAP
(
sram_addr => addr,
sram_oe => oe,
sram_we => we,
sram_data => io,
sram_ce => ce
);
PROCESS
BEGIN
addr <= "0000";
io <= "00000001";
wait for 2 ns;
oe <= '1';
we <= '1';
ce <= '0';
wait for 2 ns;
we <= '0';
wait for 8 ns;
we <= '1';
wait for 4 ns; --第一个上升沿
addr <= "0001";
io <= "00000010";
wait for 2 ns;
we <= '0';
wait for 8 ns; --第二个上升沿
we <= '1';
wait for 2 ns;
addr <= "0000";
wait for 2 ns;
oe <= '0';
wait for 8 ns;
oe <= '1';
addr <= "0001";
wait for 2 ns;
oe <= '0';
wait for 8 ns;
oe <= '1';
wait;
END PROCESS;
END behav;

复制代码

仿真截图如下所示：

当sram_oe为低电平，地址sram_addr为"0000"时，此时应该端口sram_data应该读出数据"00000001"但是仿真图上显示为"000000xx"，请高手指点！！

eaglelsb · 发表于 2012-7-27 17:06:19

你看数据是000000xx，也就是说高多少位都是确定数据，低多少位是不确定数据，而之前看到数据已经为00001过，说明原始数据也是确定的。

你查一下，是不是之前在地址为0时有个写使能写进去了数据，而这个数据刚好后面为XX，不小心把不要的数据写进去了一小半。

jefby · 发表于 2012-7-27 19:49:04

回复 2# eaglelsb
好像不是这个问题，并没有写入新的数据；应该是inout类型的问题吧，我重新修改了代码，在输出时重新定义了一个数据端口dout，这样读出的数据便是正确的；但我不知道怎么改。求进一步指导。修改的代码如下

PROCESS(sram_oe,sram_ce)
BEGIN
IF(sram_oe = '0' AND sram_ce ='0') THEN
dout <= mysram(int_addr) ;
ELSE
dout <= "ZZZZZZZZ" ;
END IF;
END PROCESS;
sram_data <= dout WHEN sram_ce ='0' ELSE
"ZZZZZZZZ";

复制代码

eaglelsb · 发表于 2012-7-28 01:02:56

反复看了几遍，终于看明白了，we是高有效，ce与oe是低有效，同时你还用组合逻辑使用了after 2ns之类的延迟。
你看出问题的地方附近，oe为0与we为1同时存在，表明这端口同时在读与写，这是不应该存在的啊？

另外，如果你最终是为了综合到CPLD中使用，那最好不要用after 2ns之类的语句，因为综合是无效的，同时会使仿真结果与上板结果不一致。并且你一会用 after 2 ns, 一会3ns，这也最好不使用。建设统一不用，有相关需求都做在TB中，可综合的代码归综合，仿真的归仿真。
你关于双向数据的处理没有问题，输入时直接进来，输出时通过使能进行三向选择，这是标准做法。

jefby · 发表于 2012-7-28 10:27:40

本帖最后由 jefby 于 2012-7-28 10:29 编辑

回复 4# eaglelsb

你好，按照你说的问题改了，可是还是还存在那个问题，您能不能再帮忙修改下，谢谢！！

eaglelsb · 发表于 2012-7-28 11:24:48

回复 5# jefby

你再贴波形出来看看，

eaglelsb · 发表于 2012-7-28 11:27:16

另外，真的没有时钟吗？必须用全组合逻辑去完成？这个倒觉得关系不大。
你贴波形时，如果还有XX的，把相关部分的细节也贴出来看看

jefby · 发表于 2012-7-28 12:19:57

回复 7# eaglelsb

现在的仿真波形图： sram_仿真错误图.png

图中黄色椭圆所画部分为我难以理解的地方，此时应该为“ZZZZZZZZ"的，但是输出却为”00000002“，在下降沿读出数据可以读到端口data_o上，但是当赋值给sram_data时，数据还是错误。很不理解。详细程序如下
：

begin
int_addr <= CONV_INTEGER(sram_addr);
data_i <= sram_data WHEN dir = '0' ELSE (OTHERS => 'Z'); --当dir='0'用作输入,dir='1'用作输出
write_data:PROCESS(sram_we)
BEGIN
IF(sram_we'EVENT AND sram_we ='1') THEN--上升沿写入数据
IF(sram_ce ='1' AND dir = '0') THEN
mysram(int_addr) <= data_i;
END IF;
END IF;
END PROCESS write_data;
read_data:PROCESS(sram_oe)
BEGIN
IF(sram_oe'EVENT AND sram_oe ='0') THEN --下降沿读数据到端口data_o
IF(sram_ce ='1' AND dir ='1') THEN
data_o <= mysram(int_addr);
ELSE
data_o <= (OTHERS => 'Z');
END IF;
END IF;
END PROCESS read_data;
PROCESS(data_o,dir,sram_ce,sram_oe) --
BEGIN
IF(dir = '1' AND sram_ce ='1' AND sram_oe ='0') THEN
sram_data <= data_o ;
ELSE
sram_data <= (OTHERS => 'Z');
END IF;
END PROCESS;
end Behavioral;

复制代码

eaglelsb · 发表于 2012-7-28 12:23:33

如果你能使用同步时钟最好，如果不能，还是要注意下异步信息的处理。
就是读写时，当你要切换到再一个地址时，先把读写使能关上，再跳到下一个地址，然后读写，结束后再关掉使能，再跳到下一个地址。这样做才能避免误写误读。

比如一个SRAM模型是相当简单的，你再弄异步的话，就做复杂了。现在仿真出问题还算不了啥，上板实测出问题才纠结呢

eaglelsb · 发表于 2012-7-28 12:31:11

兄弟写的代码风格

IF(sram_oe'EVENT AND sram_oe ='0') THEN --下降沿读数据到端口data_o

16. IF(sram_ce ='1' AND dir ='1') THEN

这个的意思是把sram_oe作为时钟信息来采集下降沿来取数据，
还有段是把sram_we作为时钟来采集上升沿的数据，

一半组合逻辑，一半时钟逻辑，

你先别纠结结果为啥错了，先引进个时钟来完全重新来写段同步代码吧，

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