在Vivado创建RAM的IP核并使用ILA工具验证

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一、RAM实验背景知识

RAM的定义

RAM的英文全称是Random Access Memory，即随机存取存储器，它可以随时把数据写入任一指定地址的存储单元，也可以随时从任一指定地址中读出数据，其读写速度是由时钟频率决定的。RAM主要用来存放程序及程序执行过程中产生的中间数据、运算结果等。

RAM的分类

单端口：只有一个端口，读写数据不能同时进行，共用数据通道。

伪双端口：拥有两个数据通道，一个用来写一个用来读。

真双端口：拥有两个数据通道，一个用来写一个用来读。

本次实验使用A7系列，是真双端口

实验设计

1. 当我们想驱动一个RAM的IP核时，我们需要提供六个信号：clk（时钟）、rst（复位信号）、wea（读写切换）、data（数据线）、addr（地址线）、en（ram的使能）
2. 在本次代码中，我们使用RAM这个IP核时，需要一个读写模块，里面有一个读写计数器（最大值64，0-31读数据，32-63写数据，在31时改变读写切换的值），数据计数器（0-31作为写入数据），地址计数器（0-31）用这三个计数器来对应上面六个输入。

二、创建一个新的工程

不会新建工程的可以看一下我之前的博客，这里只展示一些简略的新建工程过程。将工程命名为ip_ram。

新建工程完成

三、创建RAM IP核

双击点开上图3的位置


下面这个页面是Vivado自动生成的，不用改

最后一页可以检查一下自己的设置

看到下面的图片，说明IP核已经创建完成了

四、编写代码

创建ip_ram.v(设计文件)、ram_rw.v(读写模块，为什么创建这个可以看上面的实验设计)、ram_xdc.xdc(时序约束文件)

从.veo文件中可以把IP核的实例粘贴出来

ip_ram.v代码如下所示（这里我放的是添加完ILA的完整代码）

`timescale 1ns / 1ps

module ip_ram(
    input sys_clk,
    input sys_rst_n
    
    );
    
    wire         ram_en        ;
    wire         ram_wea       ;
    wire [4 : 0] ram_addr      ;
    wire [7 : 0] ram_wr_data   ;
    wire [7 : 0] ram_rd_data   ;
    

ram_rw ram_rw_u(
    .clk         (sys_clk)  ,        
    .rst_n       (sys_rst_n)  ,      
    .ram_en      (ram_en)  ,     
    .ram_wea     (ram_wea)  ,    
    .ram_addr    (ram_addr)  ,   
    .ram_wr_data (ram_wr_data)  ,
    .ram_rd_data (ram_rd_data) 

);

blk_mem_gen_0 blk_mem_gen_0 (
  .clka(sys_clk),            // input wire clka
  .rsta(sys_rst_n),            // input wire rsta
  .ena(ram_en),              // input wire ena
  .wea(ram_wea),              // input wire [0 : 0] wea
  .addra(ram_addr),          // input wire [4 : 0] addra
  .dina(ram_wr_data),            // input wire [7 : 0] dina
  .douta(ram_rd_data)          // output wire [7 : 0] douta
 // .rsta_busy()  // output wire rsta_busy
);

endmodule

ram_rw代码如下所示（这里我放的是添加完ILA的完整代码）

`timescale 1ns / 1ps

module ram_rw(
    input               clk,
    input               rst_n,
    output              ram_en,
    output              ram_wea,
    output reg [4 : 0]  ram_addr,
    output reg [7 : 0]  ram_wr_data,
    input [7 : 0]       ram_rd_data
    
    );
    
    reg [5 : 0] rw_cnt;
    
    assign ram_wea = (rw_cnt <= 6'd31 && ram_en) ? 1'b1:1'b0;
    assign ram_en = rst_n;
    
    always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
        if(!rst_n) rw_cnt <= 1'b0;
        else if(rw_cnt == 6'd63) rw_cnt <= 6'b0;
        else rw_cnt <= rw_cnt   1'b1;
    end
    
    
    always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
        if(!rst_n) ram_wr_data <= 1'b0;
        else if(rw_cnt <= 6'd31) ram_wr_data <= ram_wr_data  1'b1;
        else  ram_wr_data <= 1'b0; 
    end
    
    
    always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
        if(!rst_n) ram_addr <= 1'b0;
        else if(ram_addr <= 5'd31) ram_addr <= ram_addr  1'b1;
        else  ram_addr <= 1'b0; 
    end

ila_0 your_instance_name (
	.clk(clk), // input wire clk
	.probe0(ram_en), // input wire [0:0]  probe0  
	.probe1(ram_wea), // input wire [0:0]  probe1 
	.probe2(ram_addr), // input wire [4:0]  probe2 
	.probe3(ram_wr_data), // input wire [7:0]  probe3 
	.probe4(ram_rd_data) // input wire [7:0]  probe4
);

endmodule

ram_xdc.xdc代码如下所示（这里我放的是添加完ILA的完整代码）

create_clock -period 20.000 -name sys_clk [get_ports sys_clk]
set_property -dict {PACKAGE_PIN R4 IOSTANDARD LVCMOS15} [get_ports sys_clk]
set_property -dict {PACKAGE_PIN U7 IOSTANDARD LVCMOS15} [get_ports sys_rst_n]

五、创建ILA IP核并生成比特流文件

这里实际上需要复制.veo的实例去更改代码，完整代码我贴到上一章了
点击生成bit流文件

出现下面这个界面代表bit流生成成功，点击取消就可以

六、将程序下入芯片，并通过ILA观察波形

下载后ILA自动打开，可以看到，读写时序以及读写数据都正确，实验成功

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