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
+ `1 G# M4 E5 H- z* u  `       操作系统：win7
      
; J0 K$ ]- S$ X" C) z. m# m* R

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：            
3 z0 `" X/ H- n+ n& |" T! L/ {5 Ymif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：

方法A：利用Quartus自带的mif编辑器      
7 |2 O6 U6 \- c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；      
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：   
; \+ ~3 a# ^& d6 o/ P0 `* T          
$ ?/ t- I& Q" l) v+ q4 Y& n; g8 D9 ?Number of words：可寻址的存储单元数，对于8bit地址线，此处选择256；      
0 o: ^* c, V$ d2 M9 O. Qwords size：存储单元宽度，8bit；   
9 p' S9 F# c3 A  Y然后点击“OK”.
( v8 j# `: X7 ^' ^2 F  ]/ J2 i) o          
% A0 t' T( u6 w6 B* 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。
0 k( F( p8 k/ G) v. |- I  `/ ~: C       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；　　
2 m5 k5 g$ R# x. j+ Y* C

1. 
   
2. DEPTH = 256;　　
   
3. WIDTH = 8;　　
   
4. ADDRESS_RADIX = HEX;　　
   
5. DATA_RADIX = HEX;　　
   
6. CONTENT　　
   & ^( e2 e( y: \+ r3 B
7. BEGIN　　
   , k; P1 Y3 C$ T% x8 @/ Y/ }
8. 0000 : 0000;　　
   " F9 u; T  ?& W. s* h7 d/ N
9. 0001 : 0000;　　
   
10. 0002 : 0000;
    
11. 　　
    % b9 q( p3 R, `0 g2 I; q0 G  H
12. ……(此处省略一千字*.*)　　
    ( J2 ?- U# T) y- J, u( l/ E+ z
13. 00FA : 00FF;　　
    4 N7 Z9 N9 a# ?# ^! @8 n9 T
14. 00FB : 00FF;　　
    
15. 00FC : 00FF;　　
    
16. 00FD : 00FF;　　
    
17. 00FE : 00FF;　　
    2 o0 T7 d  S) Q1 t. s- n7 ]' o) V
18. 00FF : 00FF;　
    
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。
, C% r  ^9 s1 K5 S+ [( uVivado 2017.2 安装教程（含多版本各类安装包）
3 y8 m9 W1 |; b7 h0 B软件使用方法见如下：      
5 m# K$ V+ [5 W4 ^2 f8 v(1) 打开软件，【文件】/【新建】；   

(2) 设置全局参数

4 k% R  W4 F5 J" T( {2 F$ K# v

     
(3) 生成波形
以生成正弦波为例：【设定波形】/【正弦波】
( r6 @$ s/ i" y2 \7 G8 l      
* C: t; {; g( P; U& u+ }& s1 h) u (4) 修改波形
【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；
' u+ {4 I  Y: Y( c  ]; K: `绘制完毕后，再次选择【手绘波形】/【取消手绘】，结束绘制状态。
: Y0 e3 m% S  |) L      
(5) 保存文件。
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。

1. 
   , Z' o9 q  B& H" p8 {! a$ ^
2. #include <stdio.h>
   
3. #include <math.h>
   ) v, ~! [# d6 D" o' X1 v
4. 
   $ z% m& Y: i  _1 A
5. #define PI 3.141592
   
6. #define DEPTH 128     /*数据深度，即存储单元的个数*/
   6 Q5 P/ [; n0 I/ @: s9 K
7. #define WIDTH 8       /*存储单元的宽度*/
   : C+ A$ j  D8 S6 }' m$ L
8. 
   
9. int main(void)
   & N& y( H4 T+ r/ @
10. {
      Z2 Y6 H0 U2 R
11.    int i,temp;
      @5 c8 d+ s2 ?7 p  Q) R- }
12.    float s;
    
13. 
    + L+ d( |1 p/ f. b: t) m
14.    FILE *fp;
    5 d8 i* A1 g5 C% g; O/ F; z
15.    fp = fopen("TestMif.mif","w");   /*文件名随意，但扩展名必须为.mif*/
    
16.    if(NULL==fp)
    
17.        printf("Can not creat file!\r\n");
    
18.    else
    4 m& t- j' M  C! ?6 p( H7 @4 A
19.    {
    + h+ x" g- z3 p+ A9 w" t/ J6 i
20.        printf("File created successfully!\n");
    5 P9 ]$ J  p8 s; f: v$ R5 D6 |  s+ U
21.        /*
    , V" M1 }# g9 O1 Y+ i# P
22.        *    生成文件头：注意不要忘了“;”
    
23.        */
    & f3 Q2 C- G2 \# v' W
24.        fprintf(fp,"DEPTH = %d;\n",DEPTH);
    
25.        fprintf(fp,"WIDTH = %d;\n",WIDTH);
    
26.        fprintf(fp,"ADDRESS_RADIX = HEX;\n");
    # n5 t8 K, f3 N
27.        fprintf(fp,"DATA_RADIX = HEX;\n");
    . O$ C! ~# b: A/ {0 a
28.        fprintf(fp,"CONTENT\n");
    
29.        fprintf(fp,"BEGIN\n");
    
30. 
    : Y6 ], X: l2 G( G0 R0 Q  j
31.        /*
    
32.        * 以十六进制输出地址和数据
    $ Y  A# _- P) f: D1 m2 r3 r* j" |
33.        */
    
34.        for(i=0;i<DEPTH;i++)
    / [( p+ C- J! A1 M, c9 H
35.        {
    1 _$ Z/ S/ {" G4 ]
36.             /*周期为128个点的正弦波*/
    
37.            s = sin(PI*i/64);   
    
38.            /*将-1～1之间的正弦波的值扩展到0-255之间*/
    4 g$ V: d% t3 _
39.            temp = (int)((s+1)*255/2);
    
40.            /*以十六进制输出地址和数据*/
    
41.            fprintf(fp,"%x\t:\t%x;\n",i,temp);
    
42.        }//end for
    
43.       
    : L: m" A" L, W/ x. z* t/ Z/ D8 P( _
44.        fprintf(fp,"END;\n");
    
45.        fclose(fp);
    
46.    }
    
47. }　　

复制代码

　
$ |. l. `6 ?! T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：
              
0 Z4 @- N' I8 z$ o! p能成功导入，且数据一致，说明生成正确。     
. K& U: E0 D' m+ Z0 m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。      
4 H+ D: ~$ b2 p5 k2 J. ]/ n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：
. h1 b/ w+ |: m. f+ @          

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，
, u) ?" C! c3 U& |) U即：RAM:1-PORT，命名为RAM1P；
1 ]% g) @( L; i& z8 P       　　   
( r$ K  |8 L6 ~7 U$ ?7 p- `* m 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；      

2 K, G, t; f1 f( Z

3）取消选择“数据输出锁存”，不需要时钟使能端；
1 D3 K' r# I1 Q" T" Z1 a      
4 c8 d9 ^, B: P$ `6 R, \ 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；
- O% s7 [% R& b" P" c  C* 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; F+ e8 u7 g9 J% A3 h/ c: X* 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。
      
( `4 c0 Q' b, T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。
+ v4 c) a, q, w2 h1 K
3、对RAM1P.v进行例化
9 U/ I1 y& h# M3 p对RAM1P.v进行例化，就可以使用，例化方法如下：
- }& f- O* N8 d  m* l, ~       
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：
      
4、对该RAM块进行仿真
% }( [. U4 {8 h! M( f6 ?$ H/ Z9 ~0 J对该RAM块进行仿真，以便了解端口的特性：
& E9 G  e4 G  s# N+ m* o    
* 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)。      
# a9 {3 {7 n' ?' ~) N+ `4 ?* 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。      
; }; t, P0 J/ C7 M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”；  
然后点击add按钮：   
1 L' M5 P0 j/ _# d) L3 n6 S         
: g3 Z: u0 ~4 }

方法二、使用verilog纯文本的描述方式

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];      
对比两种方法的优缺点：      
　　        
0 \# Y3 S- I5 K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。
2 ]" p( P4 u7 y9 y+ D) t