计 算 机 组 成 原 理

实 验 报 告

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实验一 存储器实验

FPGA中LPM_ROM定制与读出实验

实验课件参考：/CMPUT_EXPMT/Experiments/Expmt3 / 实验3-1.ppt

实验示例参考：/CMPUT_EXPMT/Experiments/Expmt3 / DEMO_3_1_rom

一．实验目的

1、掌握FPGA中lpm_ROM的设置，作为只读存储器ROM的工作特性和配置方法。

2、用文本编辑器编辑mif文件配置ROM，学习将程序代码以mif格式文件加载于lpm_ROM中；

3、在初始化存储器编辑窗口编辑mif文件配置ROM； 4、验证FPGA中mega_lpm_ROM的功能。

二．实验原理

ALTERA的FPGA中有许多可调用的LPM (Library Parameterized Modules)参数化的模块库，可构成如lpm_rom、lpm_ram_io、lpm_fifo、lpm_ram_dq的存储器结构。CPU中的重要部件，如RAM、ROM可直接调用他们构成，因此在FPGA中利用嵌入式阵列块EAB可以构成各种结构的存储器，lpm_ROM是其中的一种。lpm_ROM有5组信号：地址信号address[ ]、数据信号q[ ]、时钟信号inclock、outclock、允许信号memenable，其参数都是可以设定的。由于ROM是只读存储器，所以它的数据口是单向的输出端口，ROM中的数据是在对FPGA现场配置时，通过配置文件一起写入存储单元的。图3-1-1中的lpm_ROM有3组信号：inclk——输入时钟脉冲；q[23..0]——lpm_ROM的24位数据输出端；a[5..0]——lpm_ROM的6位读出地址。

实验中主要应掌握以下三方面的内容：

(1)lpm_ROM的参数设置； (2)lpm_ROM中数据的写入，即LPM_FILE初始化文件的编写；

(3)lpm_ROM的实际应用，在GW48_CP+实验台上的调试方法。

三．实验步骤

(1)用图形编辑，进入mega_lpm元件库，调用lpm_rom元件，设置地址总线宽度address[]和数据总线宽度q[]，分别为6位和24位,并添加输入输出引脚，如图3-1-1设置和连接。

(2)设置图3-1-1为工程。

(3)在设置lpm_rom数据参数选择项lpm_file的对应窗口中(图3-1-2)，用键盘输入lpm_ROM配置文件的路径(rom_a.mif)，然后设置在系统ROM/RAM读写允许，以便能对FPGA中的ROM在系统读写。

(4)用初始化存储器编辑窗口编辑lpm_ROM配置文件(文件名.mif)。这里预先给出后面将要用到的微程序文件：rom_a.mif 。rom_a.mif中的数据是微指令码(图3-1-3)。

(5)全程编译。

(6)下载SOF文件至FPGA，改变lpm_ROM的地址a[5..0]，外加读脉冲，通过实验台上的数码管比较读出的数据是否与初始化数据(rom_a.mif中的数据)一致。

注，下载sof示例文件至实验台上的FPGA，选择实验电路模式仍为NO.0，24位数据输出由数码8至数码3显示，6位地址由键2、键1输入，键1负责低4位，地址锁存时钟CLK由键8控制，每一次上升沿，将地址锁入，数码管8/7/6/5/4/3将显示ROM中输出的数据。发光管8至1显示输入的6位地址值。

图3-1-1 lpm_ROM的结构图

图3-1-2 设置在系统ROM/RAM读写允许

图3-1-3 rom_a.mif中的数据

(7)打开QuartusII的在系统存储模块读写工具，了解FPGA中ROM中的数据，并对其进行在系统写操作(图3-1-4)。

图3-1-4 在系统存储模块读写

四．实验要求

(1)实验前认真复习LPM-ROM存储器部分的有关内容。 (2)记录实验数据，写出实验报告，给出仿真波形图。 (3)通过本实验，对FPGA中EAB构成的LPM-ROM存储器有何认识，有什么收获？

2．FPGA中LPM_RAM读写实验

实验课件参考：/CMPUT_EXPMT/Experiments/Expmt3 / 实验3-2.ppt

实