Question

关于FPGA中如何运用sdram的问题

首先强调一下，不是嵌软核的应用，而是用verilog写的时候怎么用。
前几天在网上看了一些资料，也找到了一些写好的实例工程，可以读写sdram。但是我有一点不明白，以前在单片机中或其他处理器中，直接定义一个变量，它会自动被分配在某一地址，那么，在用FPGA时，我该如何把变量定义在sdram中呢？
请解答，谢谢

Answer 1

这个问题，你实际已经问到CPU的工作原理了。首先你要了解单片机的内核--CPU的逻辑原理。给单片机定义的变量的确也是存储在SDRAM（多数是SRAM）中的，操作时是这样的：首先，CPU用固定的时序到指令寄存器（Flash或ROM）中读取指令，发现有一条指令说:来，我这有个数，呆会要用，帮我分配个地方，这个地方编译器已经帮我定好了。好，CPU就按指令要求的把这个地方打扫干净（清零），这个过程就是CPU写SDRAM。完了CPU每执行下面的指令，如果指令要操作这个数，它都会读写一次SDRAM中的那个地址。好，说到这里，你大概知道我的意思了吧？实际你在FPGA中定义的reg，相当于是CPU的特殊功能寄存器，是必须占用资源的。要完成你的想法，你要写一个CPU。最简单的，你在FPGA上挂个Flash，和一个SDRAM，Flash里面是你定义的变量在SDRAM中的地址（看清这句话），于是Flash有多少个存储单元，你就可以定义多少个变量了。在FPGA里定义两个reg：POINTER和ACC，只要两个。资源够少吧？用FLASH控制器读FLASH得到一个数据，存储到POINTER，以POINTER为地址，读取SDRAM，得到的数据放到ACC中，一顿加减乘除后，再给它存储到SDRAM中。用这样的方法你可以拥有和操作无数个变量，而只费两个reg。完成这个，其实你就实现了一个最简单的CPU。

追问

大家说的都很好，但是你说的最明白。我以前把这事儿想简单了，以为一个简单的算法就可以搞定。刚才看了一下SDRAM控制器的实例，占用了很多很多资源，我想问一下，SDRAM的优势体现在什么地方了？

追答

由于半导体工艺的问题，SDRAM容量可以做很大。速度可以很快。较早的内存颗粒就是SDRAM的（一个周期读取一次数据Single）。后来又有了改进的DDRAM（在一个周期的上升沿和下降沿分别读一次数据，Double），DDR2，DDR3等等。

追问

我的意思是，当整个系统决定要用SDRAM时，是不是又回到了嵌入式系统的架构？是不是就失去了FPGA的并行优势？

追答

当然没有失去，一般SDRAM是用来存储处理的数据和处理后的结果的。取数和存数是要耽误一定的时间，但处理的过程完全是在FPGA中完成的啊，当然可以是并行的。你再看看CPU处理数据的繁琐步骤，就知道FPGA的优势是非常明显的了。打个比方，你还在要计算256个数据的乘法累加。FPGA用256个时钟把数据读进来，最后一个数据读进来时，最终结果就出来了。但是用CPU，可以想像，光是两个数相乘就非常麻烦（对CPU而言，对程序员就一句话的事），更别说之间对RAM的额外操作，如压栈，出栈，暂存等等。

Answer 2

不能这样玩的，sdram用fpga来控制是用fpga产生控制sdram的时序，然后在作用sdram实现一些读写的功能，跟变量分配没有什么关系，fpga是硬件是数字逻辑电路和单片机的软件是两码事

追问

那sdram只能在嵌软核的时候使用？
要是FPGA所有的逻辑都用光了怎么办？
我是这么理解的：既然嵌软核的时候sdram可以作为存储空间，那么在用verilog写的时候，同样可以写出相同的功能。

追答

那sdram只能在嵌软核的时候使用？ 都可以用
要是FPGA所有的逻辑都用光了怎么办？ 感觉你没有理解软件和fpga ，有点把这两个混成一团了
verilog是可以写出类似的功能的，
ps 软核和花哨，在外面没有什么实用价值，可以多弄点数字逻辑设计方面的东西。

Answer 3

你看到的可以读写sdram的工程，一般实现的是一个sdram控制器。
控制器上有接口，地址线、数据线、写使能、读使能等等。
把想存储的数据放到数据线上，给sdram控制器相应的控制信号，数据就存储到sdram里了，这些功能需要使用verilog编写。读也一样。

追问

谢谢。
我举个例子：
比如在C语言中定义一个变量，unsigned int a；这个变量a可以自动或手动给他分配在内存空间中；
类似地，在verilog中定义一个寄存器（相当于变量），reg[15:0] a；但如果我这样定义的话就会占用FPGA的硬件资源，所以我想肯定有方法，用verilog把sdram和FPGA做一个硬件接口，实现随意存取中间变量的功能。但是应该怎么办呢，没有头绪。麻烦您帮个忙。

追答

硬件接口就是你看到的那些sdram控制器
你在使用软核的时候调用的fpga厂商提供的sdram控制器也是使用hdl写的
一或者两个个寄存器不会占用很多资源吧 在资源充足的情况下去计较几个寄存器没什么必要了（我觉得哈，不一定对） 你要建立的工程对于你板子上的fpga资源很紧张么？ 如果少两个寄存器资源就够了么？

根据楼下的答案，我回想了下，那些寄存器可能是必须的。
使用软核，软核也要有堆栈什么的，临时数据还是要存储在堆栈里面，堆栈还是利用fpga资源实现的。只不过你在生成软核的时候，没有看到而已。（O(∩_∩)O哈哈~ 处理器结构好久没没看，不知道对不对哈！）

Answer 4

这个一般开发板带的例程里面都有
找不到的我可以传给你一个

追问

谢谢你，这个开发板是我自己做的，但是我刚刚学这个东西，一些基本的操作我都能应付，例程也有，但就是主流的技术仍然不会。