SDRAM文件結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)控制的FPGA實(shí)現(xiàn)

3 控制模塊的結(jié)構(gòu)化狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)
在系統(tǒng)架構(gòu)上采用了結(jié)構(gòu)化狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)方法，通過分層有限狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)了主控狀態(tài)機(jī)與具體操作控制狀態(tài)機(jī)的分離，使設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)清晰，劃分合理。降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，同時(shí)使系統(tǒng)更具有通用性。
3．1 高層工作模式主控狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)
該緩存系統(tǒng)有3種工作模式：寫模式，讀模式和數(shù)據(jù)重組幀模式。其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4所示。

系統(tǒng)在空閑狀態(tài)等待SDRAM初始化完成，當(dāng)SDRAM完成初始化以后進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，表示系統(tǒng)可以接收命令，在收到寫命令后進(jìn)入寫工作模式，低層寫輔助控制模塊激活，當(dāng)完成寫操作命令后產(chǎn)生一寫完成標(biāo)志信號(hào)，反饋回主控系統(tǒng)促使主控系統(tǒng)完成狀態(tài)跳轉(zhuǎn)回到準(zhǔn)備狀態(tài)等待下一次命令，收到讀取命令后系統(tǒng)進(jìn)入讀工作模式，低層讀輔助控制模塊開始工作當(dāng)完成讀取操作后產(chǎn)生一讀完成標(biāo)志信號(hào)，反饋回主控系統(tǒng)使其回到準(zhǔn)備狀態(tài)等待命令，同樣系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)重組幀命令后進(jìn)人數(shù)據(jù)重組幀模式，低層重組幀輔助控制模塊開始工作完成重組幀任務(wù)后產(chǎn)生標(biāo)志信號(hào)控制主控狀態(tài)機(jī)再次回到準(zhǔn)備狀態(tài)，等待下一次命令。
這種結(jié)構(gòu)化狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，層次劃分合理清晰，工作模式的切換只在主控狀態(tài)機(jī)中實(shí)現(xiàn)，各低層輔助控制模塊僅僅實(shí)現(xiàn)其特定的功能，完全沒有交互。因此這種設(shè)計(jì)可以很方便地進(jìn)行功能擴(kuò)展，以后系統(tǒng)要增加新的工作模式，只需再加入一個(gè)狀態(tài)，并單獨(dú)設(shè)計(jì)其輔助控制模塊即可，無需對(duì)原有工作模式進(jìn)行改動(dòng)。同時(shí)，這種分層設(shè)計(jì)符合模塊化設(shè)計(jì)的思想，降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，易于調(diào)試。
3．2 低層寫輔助控制模塊的設(shè)計(jì)
寫輔助控制模塊用來實(shí)現(xiàn)對(duì)原始數(shù)據(jù)和第1次計(jì)算數(shù)據(jù)基于文件結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)。為了提高系統(tǒng)效率，第1次計(jì)算所需的數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)。其總體設(shè)計(jì)框圖如圖5所示。

寫輔助控制模塊在主控狀態(tài)機(jī)進(jìn)入寫工作模式時(shí)激活，通過將原始數(shù)據(jù)分為2路，一路進(jìn)入原始數(shù)據(jù)緩存控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)原始數(shù)據(jù)的緩存，當(dāng)原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量積累到SDRAM一次突發(fā)寫所需長(zhǎng)度時(shí)，該控制模塊發(fā)出寫標(biāo)志信號(hào)通知寫模式控制狀態(tài)機(jī)，寫模式控制狀態(tài)機(jī)響應(yīng)寫標(biāo)志信號(hào)，向SDRAM驅(qū)動(dòng)控制器發(fā)出寫指令字控制SDRAM將原始數(shù)據(jù)寫入SDRAM的原始數(shù)據(jù)區(qū)；另一路進(jìn)入1st計(jì)算數(shù)據(jù)構(gòu)造與緩存控制模塊，該模塊用來完成1st計(jì)算數(shù)據(jù)的幀頭與數(shù)據(jù)的構(gòu)造和緩存，當(dāng)幀頭構(gòu)造完畢時(shí)，通知寫模式控制狀態(tài)機(jī)，將幀頭(包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)首地址信息)寫入到SDRAM的幀頭區(qū)中，同時(shí)當(dāng)新數(shù)據(jù)量達(dá)到一次突發(fā)寫入時(shí)，將新數(shù)據(jù)寫入SDRAM的計(jì)算數(shù)據(jù)區(qū)中，直到將所有數(shù)據(jù)都寫入到SDRAM的對(duì)應(yīng)區(qū)內(nèi)，寫模式控制狀態(tài)機(jī)發(fā)出寫完成標(biāo)志信號(hào)，反饋給高層主控狀態(tài)機(jī)。
3．3 低層讀輔助控制模塊的設(shè)計(jì)
讀輔助控制模塊，接收讀指令字，該指令字包括幀數(shù)、幀長(zhǎng)和偏移地址。幀數(shù)表征著本次命令要從SDRAM中讀取多少幀數(shù)據(jù)，幀長(zhǎng)表示每幀數(shù)據(jù)要讀取的長(zhǎng)度(按采樣點(diǎn)數(shù)算)，偏移地址控制對(duì)數(shù)據(jù)的移位讀操作。按照指令要求從SDRAM的高BANK區(qū)，讀出數(shù)據(jù)送往后端。圖6是其總體設(shè)計(jì)框圖。