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

讀輔助控制模塊在主控狀態(tài)機(jī)進(jìn)入讀工作模式開始工作，它先控制SDRAM驅(qū)動器從SDRAM幀頭區(qū)中讀取一個幀頭，送入緩存及幀頭更新模塊，該模塊一方面按照指令字更新幀頭信息中的數(shù)據(jù)到達(dá)與結(jié)束時間，另一方面從幀頭信息中找到本幀數(shù)據(jù)的存儲首地址然后加上讀指令字中的偏移地址算出本次對數(shù)據(jù)讀操作的起始地址，該地址反饋給讀模式控制狀態(tài)機(jī)，控制SDRAM從該地址開始順序讀出數(shù)據(jù)，完成一幀數(shù)
據(jù)的讀取操作送往數(shù)據(jù)緩存模塊，重復(fù)以上操作直到完成讀指令任務(wù)，讀模式控制狀態(tài)機(jī)發(fā)出讀完成標(biāo)志信號，反饋給高層主控狀態(tài)機(jī)。
3．4 低層數(shù)據(jù)重組幀輔助控制模塊的設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)重組幀輔助控制模塊，接收重組幀指令字，該指令字包括重組幀幀數(shù)、幀長、幀間隔以及抽取因子，控制SDRAM讀取原始數(shù)據(jù)，生成新的需要的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，并按文件結(jié)構(gòu)將其寫到SDRAM的計(jì)算數(shù)據(jù)區(qū)中。其總體設(shè)計(jì)框圖7所示。

數(shù)據(jù)重組幀輔助控制模塊在主控狀態(tài)機(jī)進(jìn)入重組幀工作模式時開始工作，新數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)生成及緩存模塊先構(gòu)造第一幀數(shù)據(jù)的幀頭信息，當(dāng)幀頭構(gòu)造完畢后，它向重組幀模式控制狀態(tài)機(jī)發(fā)出幀頭完畢信號，狀態(tài)機(jī)收到信號后向SDRAM發(fā)出寫命令將新的數(shù)據(jù)幀頭寫入到幀頭區(qū)中，然后它按照重組幀指令字的要求從SDRAM的原始數(shù)據(jù)區(qū)讀出原始數(shù)據(jù)送往新數(shù)據(jù)生成模塊，當(dāng)新數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量達(dá)到一次突發(fā)寫長度時，再控制SDRAM將新的數(shù)據(jù)寫入到SDRAM的重組幀數(shù)據(jù)區(qū)中，直到將一幀新的數(shù)據(jù)都存儲到SDRAM中，記錄此時的寫地址并將其作為下一幀數(shù)據(jù)的存儲首地址加入到下一幀幀頭信息中，并發(fā)出構(gòu)造第2幀幀頭的命令，等待第2幀幀頭完畢標(biāo)志，重復(fù)上面的操作，直到完成要求的重組幀指令。完
成操作后重組幀模式控制狀態(tài)機(jī)發(fā)出重組幀完成標(biāo)志信號，反饋給高層主控狀態(tài)機(jī)。

4 硬件平臺及實(shí)測結(jié)果
在xilinx的開發(fā)工具ISE環(huán)境下完成了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)與仿真，利用xilinx公司的xc2v3000-4fg676FPGA芯片和MICRONE公司的MT48LC32M1 6A2SDRAM芯片搭建了硬件平臺，并進(jìn)行測試。其實(shí)測結(jié)果如圖8所示。

主控狀態(tài)機(jī)接收上層的控制命令(寫命令、讀命令和重組幀命令)分別啟動寫工作模式、讀工作模式和重組幀工作模式；低層各控制模塊在完成任務(wù)時將完成標(biāo)志(寫完成標(biāo)志、讀完成標(biāo)志和重組幀完成標(biāo)志)反饋給主控狀態(tài)機(jī)控制其跳轉(zhuǎn)到就緒狀態(tài)繼續(xù)等待下次命令。結(jié)果證明該緩存系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)定功能，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行更方便的操作與管理。

5 結(jié)語
本文提出一種基于文件結(jié)構(gòu)存儲方式的新數(shù)據(jù)緩存系統(tǒng)，利用FPGA設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化狀態(tài)機(jī)通過對SDRAM的讀寫控制，完成了具有數(shù)據(jù)重組幀功能的緩存系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)具有速度快，可靠性好，靈活性強(qiáng)，功能擴(kuò)展容易的優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)已應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目試驗(yàn)，在基于實(shí)時復(fù)雜信號處理的緩存系統(tǒng)中有很好的應(yīng)用前景。