FPGA在EDA/PLD中实现SDRAM控制的FIFO设计

本文主要探讨了在EDA/PLD领域中，如何利用FPGA实现基于FPGA的FIFO设计，以解决在视频实时跟踪应用中数据存储的问题。文中提到，由于DSP内置FIFO的局限性，需要寻找替代方案，而FPGA结合SDRAM成为一种经济高效的解决方案。 在视频实时跟踪系统中，图像数据的高速采集要求大量的存储空间。传统的专用高速FIFO芯片虽然性能优秀，但价格昂贵且容量有限。因此，设计者选择了FPGA作为核心，通过FPGA来控制SDRAM，构建一个大容量、高速的FIFO存储结构。选择SDRAM的原因在于其大容量、低价格以及数据突发传输模式下优异的存取速度，能够满足高带宽数据流的需求。 FPGA中的FIFO设计的关键在于SDRAM的性能限制。首先，SDRAM的最高工作频率决定了数据传输的最高速度。频率越高，数据传输速率也越快。其次，SDRAM的突发长度影响数据吞吐量，突发长度越长，数据传输速率理论上可以提高。以文中举例的MT48LC4M3282 SDRAM为例，它具有128Mb的存储容量，32位数据宽度，并由4个Bank组成，具备良好的扩展性和高速存取能力。 FIFO系统的设计包括FPGA内部的FIFO模块、缓冲器以及SDRAM控制器。FIFO模块负责数据的临时存储和读写管理，缓冲器用于数据的暂存和速率匹配，SDRAM控制器则负责与SDRAM之间的交互，正确执行读写操作，如控制时钟信号（CLK）、时钟使能（CKE）、片选信号（CS）、写使能（WE）、列有效（CAS）、行有效（RAS）等，以及输入输出使能（DQM）。 在实际应用中，FPGA会根据预定义的控制命令与SDRAM进行通信，确保数据的高效、准确传输。这样的设计不仅降低了系统的成本，还提高了系统的灵活性和可扩展性，适用于多种高速数据处理应用场景。 总结来说，基于FPGA的FIFO设计提供了一种经济且高效的解决方案，解决了视频实时跟踪等高带宽应用中的大数据存储问题，通过FPGA对SDRAM的智能控制，实现了高速数据存取，降低了系统成本，提高了系统性能。