한국기술교육대학교장영조

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 2

본 슬라이드의 내용은 http://www.altera.com을 참조하였습니다.

1. FPGA 개념2. FPGA 구조3. FPGA 컨피겨레이션4. FPGA 메모리 설계

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 3

} Altera SRAM 계열 컨피겨레이션 scheme

} 컨피겨레이션 데이터 크기

MSEL1 MSEL0 컨피겨레이션 scheme

0 0

Active Serial (AS)

Passive Serial (PS)

JTAG

1 0 Passive Parallel Sync.(PPS)

1 1 Passive Parallel Async. (PPA)

소자 데이터크기(bits) 데이터크기 (bytes)

EP1K10 159,160 19,895

EP1K30 473,720 59,215

EP1K50 784,184 98,023

EP1K100 1,335,720 166,965한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 4

v PS 컨피겨레이션 연결도

단일 FPGA

다중 FPGA

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 5

§ SRAM object file (.sof) : ByteBlaster를 사용하는 PS 컨피겨레이션§ Programming Object File (.pof) : EPC 소자에 다운로드§ Serial Bitstream File (.sbf) : BitBlaster를 사용하는 PS 컨피겨레이션§ Hexadecimal (Intel format) File (.hex) :

third party ROM 프로그래머, PPS, PPA 모드, parallel EPROM

} Download cable : ByteBlasterMV, ByteBlaster, USBBlaster§ PC에 10핀으로 연결되어 FPGA를 PS 방식으로 프로그래밍

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 6

} RAM § EAB를 사용한 메모리 설계§ 쿼터스 툴의 라이브러리 함수 사용

ü ROM, RAM, FIFO 등 설계§ Megawizard manager- memorycompiler-RAM 1port

§ RAM의 주소, 입출력 데이터 크기 설정

소자, 생성할 출력의 형태, 파일이름 설정한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 7

§ 주소, 입출력 포트의 레지스터사용 설정

§ 메모리의 초기 정보 파일 설정

.mif (memory initialization file) 혹은 .hex 파일 형태 사용

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 8

§ RAM megafunction에서 생성되는파일 종류

§ 스키매틱 편집기에 생성된 ram1 심볼 호출

ram1.v : Verilog fileram1.bsf : 회로 심볼 파일

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 9

module ram1 ( address, data, inclock, we, q);input [7:0] address;input [9:0] data;input inclock;input we;output [9:0] q;wire [9:0] sub_wire0;wire [9:0] q = sub_wire0[9:0];lpm_ram_dq lpm_ram_dq_component (

.address (address), .inclock (inclock), .data (data),

.we (we), .q (sub_wire0), .outclock (1'b1));defparam

lpm_ram_dq_component.lpm_address_control = "REGISTERED",lpm_ram_dq_component.lpm_indata = "REGISTERED",lpm_ram_dq_component.lpm_outdata = "UNREGISTERED",lpm_ram_dq_component.lpm_type = "LPM_RAM_DQ",lpm_ram_dq_component.lpm_width = 10,lpm_ram_dq_component.lpm_widthad = 8;

endmodule

§ 생성된 ram1.v Verilog 파일ß 설계에서 사용

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 10

§ Megawizard manager- memorycompiler-ROM 1port

§ ROM의 주소, 입출력 데이터 크기 설정

소자, 생성할 출력의 형태, 파일이름 설정

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 11

§ 주소, 입출력 포트의 레지스터사용 설정

§ 메모리의 초기 정보 파일 설정

.mif (memory initialization file) 혹은 .hex 파일 형태 사용

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 12

§ ROM megafunction에서 생성되는파일 종류

§ 스키매틱 편집기에 생성된 rom1 심볼 호출

rom1.v : Verilog filerom1.bsf : 회로 심볼 파일

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 13

module rom1 ( address, inclock, outclock, q);input [6:0] address;input inclock;input outclock;output [9:0] q;wire [9:0] sub_wire0;wire [9:0] q = sub_wire0[9:0];lpm_rom lpm_rom_component (

.outclock (outclock), .address (address), .inclock (inclock),

.q (sub_wire0), .memenab (1'b1));defparam

lpm_rom_component.intended_device_family = "ACEX1K",lpm_rom_component.lpm_address_control = "REGISTERED",lpm_rom_component.lpm_file = "rom1_data.mif",lpm_rom_component.lpm_outdata = "REGISTERED",lpm_rom_component.lpm_type = "LPM_ROM",lpm_rom_component.lpm_width = 10,lpm_rom_component.lpm_widthad = 7;

endmodule

§ 생성된 rom1.v Verilog 파일ß 설계에서 사용

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 14

depth = 128;

width = 10;

address_radix = dec;

data_radix = hex;

content

begin

0: 222;

1: 001;

2: 002;

3: 003;

4: 004;

5: 005;

6: 006;

7: 007;

8: 008;

9: 009;

10: 1A0;

11: 111;

12: 112;

13: 213;

14: 214;

15: 315;

16: 316;

17: 317;

18: 318;

19: 019;

20: 020;

21: 021;

[22..26]: 3FF;

27: 3F7;

28: 3F8;

[29..126]:3F0;

127:3FA;

end;

§ mif 파일 형식

depth : 주소 최대 크기width : 데이터 비트address radix : 주소 표현 basedata radix : 데이터 표현 baseradix 종류 : bin, oct, hex, uns (양의 정수), dec(부호있는 정수)

저장될 데이터 내용1: 001 ß 1번지에 001 데이터 저장[22..26]:3FF ß 22~26번지에 모두 3FF

• 이와 같은 형태로 파일을 편집하여rom1_data.mif 와 같은 이름으로 저장

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 15

§ 쿼터스 툴에서 mif 파일 생성

(1) 메뉴

(2) 워드수,크기설정

(3) 데이터편집

(4) 저장된 파일보기

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 16

§ ram1과 rom1을 스키매틱 생성기에서 호출하여 아래 회로와 같이 연결 : ex_mem.bdf로 저장

§ 컴파일 후의 report 파일 : 사용한 메모리 양 확인

회로 동작 : rom1에 저장된 내용(rom1_data.mif)을 ram1에 쓰게한후 ram1의 출력 (ram_out)으로 읽어내게 한다.

한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 17

§ 시뮬레이션 파형

ram_we=1 : ram1에 데이터 저장ram의 01,02는 222 저장, 03은 001저장

ram_we=0 : ram1의 데이터 읽기ram의 01,02번지에 222가 읽혀진다. 한국기술교육대학교 전기전자통신공학부 18