RAM是用来在程序运行中存放随机变量的数据空间，使用时可以利用 Quartus II 的LPM功能实现RAM的定制。       软件环境：Quartus II 11.0
       操作系统：win7
1 f+ Y- y/ m) r9 \      

实现方法一：利用LPM_RAM

利用LPM_RAM：     1、首先准备好存储器初始化文件，即.mif文件。
如何生成mif文件？如下：            
mif文件就是存储器初始化文件，即memory initialization file，用来配置RAM或ROM 中的数据。生成 Quartus II 11.0可用的mif文件，有如下几种方式：
* }! F* u; y- n6 f: `( m4 v
/ |! x* ?2 E& S" o方法A：利用Quartus自带的mif编辑器      
优点：对于小容量RAM可以快速方便的完成mif文件的编辑工作，不需要第三方软件的编辑；      
% q7 \+ ?9 u) B# o9 g0 G, p; W缺点：一旦数据量过大，一个一个的输入会使人崩溃；       使用方法：在quartus中，【file】/【new】，选择Memory Initialization file，弹出如下窗口：   
          
Number of words：可寻址的存储单元数，对于8bit地址线，此处选择256；      
words size：存储单元宽度，8bit；   
然后点击“OK”.
          
* 在表格中输入初始化数据；   * 右键单击左侧地址值，可以修改地址和数据的显示格式；  * 表中任一数据的地址=列值+行值，如图中蓝色单元的地址=24+4=28。         对每个单元填写初始值之后，将文件保存即可。
       方法B：利用mif软件来生成      
无论使用什么编辑器，必须保证mif文件的格式如下：冒号左边是地址，右边是数据；分号结尾；　　
: D2 B! t! y0 n) t9 O5 v& Q* ~

1. 
   
2. DEPTH = 256;　　
   ( n1 [& x! x, h8 j6 p5 r$ g  w
3. WIDTH = 8;　　
   ( h6 ^- u0 h" e4 K* F$ _& u
4. ADDRESS_RADIX = HEX;　　
   3 b( f; p' _! M  I
5. DATA_RADIX = HEX;　　
   
6. CONTENT　　
   6 k3 D$ d6 X6 W9 n& L" V
7. BEGIN　　
   ' T& k" L0 Z1 g* R& d8 F6 w' I
8. 0000 : 0000;　　
   
9. 0001 : 0000;　　
   2 j, i1 z# ?  `5 E( E1 b; Y
10. 0002 : 0000;
    
11. 　　
    , [2 b' P( ~, k- N9 U+ ]
12. ……(此处省略一千字*.*)　　
    0 C- g. l6 ?2 m
13. 00FA : 00FF;　　
    
14. 00FB : 00FF;　　
    9 P; P( q( z+ \+ ~5 W
15. 00FC : 00FF;　　
    ( M8 x2 k+ D" {: L: D
16. 00FD : 00FF;　　
    
17. 00FE : 00FF;　　
    
18. 00FF : 00FF;　
    ) {  D) w, z: Z2 v
19. END;

复制代码

这里推荐一款mif生成器：Mif_Maker2010.exe，可以在公众号内部获取对应软件安装包；这里超链接一下。
Vivado 2017.2 安装教程（含多版本各类安装包）
5 ~, s% \! N9 `+ S0 c1 M软件使用方法见如下：      
(1) 打开软件，【文件】/【新建】；   

(2) 设置全局参数

  F2 ^. f) D( X. C' o5 Z

0 ?) v/ q1 h) h$ J( F" M! W      
; y' j& V# @' b8 |  P- i(3) 生成波形
以生成正弦波为例：【设定波形】/【正弦波】
( g; }  T) Y! f! O/ ]" D, V      
(4) 修改波形
( v! O+ h4 D. K( X' n4 q8 i7 q【手绘波形】/【线条】，鼠标左键选择两个起点，鼠标右键结束，即可绘制任意波形；
绘制完毕后，再次选择【手绘波形】/【取消手绘】，结束绘制状态。
# w; V( c) c- W2 @4 \& R      
(5) 保存文件。
$ Q$ x# e; H& [7 _  G" m方法C：使用高级语言　　        
用 C 语言或者 matlab 语言等来生成，C 语言生成代码如下：本代码生成一个正弦波的数据波形，保存在 TestMif.mif 中。
) l* A1 ~2 Y8 ]: y0 r; a4 c

1. 
   
2. #include <stdio.h>
   
3. #include <math.h>
   
4. 
     g; x) U2 |+ h5 W
5. #define PI 3.141592
   
6. #define DEPTH 128     /*数据深度，即存储单元的个数*/
   
7. #define WIDTH 8       /*存储单元的宽度*/
   9 b6 |& S+ }0 Y; ~3 J: i
8. 
   
9. int main(void)
   6 g1 h5 \/ H, Q% X
10. {
    
11.    int i,temp;
    
12.    float s;
    
13. 
    
14.    FILE *fp;
    " t- }8 S$ B& [, z% E9 `3 e
15.    fp = fopen("TestMif.mif","w");   /*文件名随意，但扩展名必须为.mif*/
    4 I8 `- I, t4 g9 H7 ]) m) {
16.    if(NULL==fp)
    
17.        printf("Can not creat file!\r\n");
    
18.    else
    1 @; u, W; b0 ^" g% ]5 j: ^- j
19.    {
    ; ]* k5 w- a  W6 X- z+ ^2 n
20.        printf("File created successfully!\n");
    
21.        /*
    : e, Y" Z7 z: R: p3 w& F
22.        *    生成文件头：注意不要忘了“;”
    
23.        */
    ) J' B( x# [. C( X
24.        fprintf(fp,"DEPTH = %d;\n",DEPTH);
    
25.        fprintf(fp,"WIDTH = %d;\n",WIDTH);
    % [3 n; t4 I% Q  }+ p! S& q
26.        fprintf(fp,"ADDRESS_RADIX = HEX;\n");
    
27.        fprintf(fp,"DATA_RADIX = HEX;\n");
    : r' ^7 ~+ E. i+ g2 ^
28.        fprintf(fp,"CONTENT\n");
    
29.        fprintf(fp,"BEGIN\n");
    ( \9 }* n/ ~- Y% k3 N
30. 
    
31.        /*
    
32.        * 以十六进制输出地址和数据
    - i* n8 ]+ A% J* C
33.        */
    
34.        for(i=0;i<DEPTH;i++)
    # [# I7 ]4 c1 X( {9 ]0 q
35.        {
    
36.             /*周期为128个点的正弦波*/
    9 K" f$ t8 g% T2 s( E+ V. t/ V
37.            s = sin(PI*i/64);   
    - ]2 ]7 R6 y& S5 `" a
38.            /*将-1～1之间的正弦波的值扩展到0-255之间*/
    
39.            temp = (int)((s+1)*255/2);
    : l; |& p8 z7 {! c2 V
40.            /*以十六进制输出地址和数据*/
      M- j  s1 k6 T- j2 \* Y
41.            fprintf(fp,"%x\t:\t%x;\n",i,temp);
    ' t# f  |) f. o( [- [0 T- L
42.        }//end for
    
43.       
    
44.        fprintf(fp,"END;\n");
    4 o. W: W9 D0 C1 u7 d8 x, E" `  E
45.        fclose(fp);
    . ]5 D5 B# d7 x* d1 d
46.    }
    
47. }　　

复制代码

　
验证生成的数据是否正确：用记事本打开生成的mif文件，同时用 Quartus 打开 mif文件，内容如下：
              
能成功导入，且数据一致，说明生成正确。     
' ?5 R( O7 |0 U" C前面的推荐的软件的使用方法以及mif文件生成完毕后，开始接下来的设计。      
' A/ z2 ?  a# D# o2 N" r: D0 d本篇预先生成了一个正弦波的数据文件，TEST1.mif，可以在 Quartus II 中打开，以便查看内容：【file】/【open】，在文件类型中选择memory files，打开TEST1.mif，内容如下：
         

2、生成LPM_RAM块      
1）在Quartus II 中，【tools】/【megawizard plugin manager】，打开向导，选择【memory compiler】文件夹下的RAM：这里选择单口RAM，
+ t7 _7 [  Z* A) J即：RAM:1-PORT，命名为RAM1P；
2 F2 c' f7 U2 Q; _       　　   
2）设置存储深度为128，数据宽度为8bit、选择嵌入式M4K RAM实现、使用单时钟方案；      

3）取消选择“数据输出锁存”，不需要时钟使能端；
, ]2 t, `/ L) v- x+ N, p) ?5 T' T$ x      
4）使用mif初始化该RAM块、允许“在系统(In System)存储器读写”，并将此RAM的ID设置为RAM1；
2 v( D, n" U% r9 W1 I* 载入前面生成的存储器初始化文件：TEST1.mif；
* ID主要用于多RAM系统时，对不同RAM的识别，此处命名为RAM1；
% q" P; c: H5 q& E$ U! n0 N7 w* 关于“在系统存储器读写”的含义，各位大侠可以自行查阅资料。
      
经过以上设置，即可生成一个名字为RAM1P.v的文件，以后就可以对其进行例化和使用。

- u3 f: G) P0 s. @9 L3、对RAM1P.v进行例化
& e& n6 {8 K$ D9 L对RAM1P.v进行例化，就可以使用，例化方法如下：
+ s8 o' X8 V2 V6 g! u       
  D6 @; r$ L) c$ n" D4 r, L2 y推荐使用Verilog文本的方式进行例化，十分不赞成用原理图的方式来例化各个模块。      
生成的RTL图：
      
% ^; m/ B4 d$ g4、对该RAM块进行仿真
对该RAM块进行仿真，以便了解端口的特性：
( T% ^% a( p1 K0 t% l    
* 由于使用的时钟方案为单时钟(single clock)，因此无论wren=0还是1，Q都输出address指定的地址中的数据；可以从Verilog描述中看出这是利用assign语句实现的(verilog代码见下文)。      
1 S5 }9 x" ~* L* 当wren=1时，将数据输入端data的数据写入到address指定的存储单元内。
         输出的数据依次为0x80，0x86，0x8c，0x92……,对比前文所显示的mif文件内容，可以验证mif文件已经成功导入，而接下来输出的数据0x0c、0x0d、0x0c、0x0c，是在wren=1期间，由数据输入端data写入到地址04、05、06、07中的数据，接下来继续输出0xb0、0xb6……，则仍然为 mif 中对应地址的初始化数据。      
" {! z) \7 |! I; t说明：在编译过程中，如果使用 cyclone II 器件，可能会出现错误“Error: M4K memory block WYSIWYG primitive……”，解决办法如下：【ASSIGNMENTS 】/【 SETTING】，找到如下位置，在name中输入“CYCLONEII_SAFE_WRITE”，在DEFAULT SETTING中输入“VERIFIED_SAFE”；  
2 z+ Q0 n' n, T# |9 P然后点击add按钮：   
         

/ N: T+ j3 }4 I2 Q. h

方法二、使用verilog纯文本的描述方式

' G/ g& e; U: z$ G* Z* k5 M

生成同样功能的RAM块，代码如下：
      
注意此时mif文件载入RAM的方法，是利用文本描述的方式实现的，此种方式有一个缺点，就是不能在modelsim中进行仿真：      (*  ram_init_file = "TEST1.mif " *)  reg [7:0] mem[127:0];      
" X( j& L# j  F, G  z对比两种方法的优缺点：      
7 z* }0 h8 l9 M& {; } 　　        
经过 Quartus II 的编译报告可以看出，方法二比方法一相比，占用了很多的LE，同时还使用了1024个register，因此方法二是十分不经济的，这里给出只是提供一个参考，便于理解LPM_RAM的工作方式，应用时，建议使用方法一来构建RAM。
  \/ m) z1 [" C. _6 u3 |