FPGA在EDA/PLD中实现SDRAM控制的FIFO设计
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更新于2024-08-31
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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。
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