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方案 | 简化存储器操作时序，快捷实现FPGA ERAM容量扩展

发布时间2021-01-19

FPGA（Field Programmable Gate Array），现场可编程逻辑器件，具有可多次重复编程，当前FPGA已经发展到具有大容量、高速度SERDES、内嵌ARM等SIP硬核资源，广泛用于视频、通信等多个领域。


FPGA内部的PLL、ERAM等硬核资源非常宝贵，不同的FPGA等级，ERAM容量也相差很大，容量越多的ERAM，通常是逻辑门数比较多的器件，价格也相对昂贵。当使用低、中等资源规模的FPGA，需要大容量存储应用时，通常选择SDRAM等存储器件，做容量扩展，而SDRAM有比较复杂的接口操作时序，需要提供灵活且高效的控制器，对于应用产品研发人员以及产品面市时间，提出了更多的挑战。



FPGA中常用的ERAM分为以下三种：

本方案提供一种与ERAM类似的接口，实现64Mb的虚拟ERAM，使用者按照ERAM接口来操作，来实现大数据缓存。

实现的虚拟ERAM具有以下特点：

◆ 接口时序上，使用者不需关心SDRAM器件的时序、激活、预充电、刷新等繁琐操作；

◆ 每次读写操作长度可以支持超长包（65K及以上）；

◆ 虚拟ERAM具有随机跳地址读写、数据掩码操作，通过组合，可实现多种灵活的存储方式；

◆ 提供的解决应用方案中，使用的是32bit位宽，64Mb容量的SDRAM，理论带宽为6.4Gbps，实际带宽可以跑6.1Gbps，读写效率在95%以上；

◆方案实现的逻辑资源用量，大约查找表使用242个，寄存器使用533个。可轻量快捷的嵌入到客户工程中；

◆ 时钟频率Fmax可以支持200Mhz以上，基本满足市场上所有SDRAM器件的最大频率；

◆ EG4S可直接使用，外挂时，支可持亚星官网其他系列FPGA器件；

◆ 通过修文件中的宏定义，可以支持市场上不同容量大小，不同接口位宽的SDRAM；



Anlogic的AL3S、EG4S器件，内部集成了64Mb SDRAM，通过上述应用方案，用户不需要额外费时费力编写高效率SDRAM控制器，将FPGA内部的SDRAM当做虚拟ERAM,通过使用BRAM接口的方式访问，快速高效实现数据的花式存储。该应用方案也可支持Anlogic其他系列的FPGA器件。