1. 了解双口 RAM 读写的工作原理。
2. 掌握双口 RAM 使用方法。
3. 掌握 QuartusII 集成开发环境使用方法。

二、 实验设备及平台

1. iCore3 双核心板。点击购买
2. Blaster（或相同功能）仿真器和 USB 线缆。点击购买
3. Micro USB 线缆。
4. QuartusII 开发平台。
5. Keil MDK 开发平台。
6. 装有 WIN XP（及更高版本）系统的计算机。

• 由于双口RAM有两条相互独立的地址线、数据线和控制线，能实现数据共享，本实验针对双口 RAM 的工作特点进行实验验证。实验中通过 FPGA 对 RAM 的 A 端口进行读写操作，RAM的A端口先向RAM中写入0到255的数据，然后再读出来，如此循环操作。同时，通过 Commix 向 STM32 发送读命令，STM32收到命令后，通过STM32F407的 FSMC总线实现与FPGA通信，对RAM的 B 端口进行读控制，发送一次读命令RAM的 B 端口把相应地址里面的数据发送至 ARM，再发送至 Commix 显示出来以验证实验的成功性。 在本实验中实现了双口 RAM 的两种工作模式:1、双口 RAM 一个端口写操作，另一个端口 读操作；2、双口 RAM 两个端口同时读操作。实验的原理如下图 1 所示。

1、 打开 Tools——MegaWizard Plug-In Manager. 2、创建IP核，点击next。 3、在弹出界面1存储器列表里选择2双口RAM。3处选择FPGA类型。4处选择输出文件语言类型。5处设置文件存储位置和命名。点击6处next进行下一项设置。 4、设置如下 5、设置存储器深度为256，输出总线宽度16bit，使用FPGA逻辑资源类型选择自动分配。点击next。 6、配置端口时钟和读使能信号。 7、注意红框中不打勾，点击Next, 8、后面几项保持默认设置，直接点击Next，最后点击Finish，双口RAM就构建好了。注意：在存储内容初始化选项设置里选择保持空白，因为本实验是要向双口RAM中写入数据再读出数据并进行对比的操作，不需要在存储器内预装数据。

• 构建工程并添加好双口RAM核后，就可以进行逻辑功能的编写了。本实验要实现双口RAM的两种工作模式，这里分别讲一下两种工作模式的实现流程和方法。
• 模式1：由FPGA控制，先通过A端口向RAM中写入256个数据，然后读出来，循环操作。这是对A端口的独立读写操作。
• 为了进行数据的对比操作，存储的数据值跟其地址一样，通过计数生成存储数据，并将数据存入与其地址一样的存储单元。计数器以记满512个数为一个周期，前256个时钟周期内向RAM中顺序写入数据，后256个时钟周期内从RAM中顺序读取数据。代码如下：

	always @ (posedge a_clk or negedge rst_n)
		begin
			if(!rst_n)
			   begin
					a_wren <= 1'd0;
					a_rden <= 1'd0;
					a_datain <= 10'd0;
					a_addr <= 10'd0;
			   end 
			else if(cnt >= 10'd0 && cnt <=10'd255)
				begin
					a_wren <= 1'd1;           //写使能信号拉高
					a_addr <= cnt;			//写地址
					a_datain <= cnt;			//写入数据
					a_rden <= 1'd0;			//读使能信号拉低
				end 
			else if(cnt >= 10'd256 && cnt <= 10'd511)
				begin
					a_rden <= 1'd1;			//读使能信号拉高
					a_addr <= cnt - 10'd256;	//读地址
					a_wren <= 1'd0;			//写使能信号拉低
				end
		end

• FPGA读取数据之后，对读取器数据和其存储地址进行比对，并根据对比结果产生错误提示信号，再以此信号控制FPGA_LED的显示颜色。
• 模式2：在FPGA对RAM进行读写操作的同时，STM32通过FSMC总线对RAM的B端口进行读操作。实现对RAM的双端口读操作。
• 当STM32从RAM中读取数据时，相当于STM32通过FSMC总线对外部存储器进行操作，因此，检测FSMC传递至FPGA的读信号，并将RAM的值从B端口输出至FSMC总线，实现STM32对RAM的读功能。代码如下：

//--------------------------ram_b_rd---------------------------//
/*控制ram_b端口的读取功能，当读信号来临时，读取相应的数据发送至fsmc总线*/
	wire rd = (CS0 | RD);	 //提取读信号
	wire wr = (CS0 | WR);    //提取写信号
 
	reg wr_clk1,wr_clk2;
	always @(posedge PLL_100M or negedge rst_n)
		begin
			if(!rst_n)
				begin
					wr_clk1 <= 1'd1;
					wr_clk2 <= 1'd1;
				end
			else
				{wr_clk2,wr_clk1} <= {wr_clk1,wr};	
		end
 
    wire b_clk = (!wr_clk2 | !rd);		//提取ram_b端口的时钟
    assign DB = !rd ? b_dataout : 16'hzzzz;	//读信号来临，读取ram_b端口数据

• 在代码中，对时钟做了延迟处理，以保证时钟的触发沿位于数据的稳定期，具体实现可以参考例程代码。

1. 把仿真器与 iCore3 的 SWD 调试口连接（直接相连或者通过转换器相连）；
2. 将 USB-Blaster 与 iCore3 的 JTAG 调试口相连；
3. 将跳线帽插在 USB UART;
4. 把 iCore3（USB_UART）通过 Micro USB 线与计算机连接，为 iCore3 供电；
5. 打开 Commix 串口精灵，找到对应的 COM 端口打开；
6. 打开 Quartus II 开发环境，并打开实验工程；
7. 烧写 FPGA 程序到 iCore3 上；
8. 打开 Keil MDK 开发环境，并打开实验工程；
9. 烧写 ARM 程序到 iCore3 上；
10. 输入串口命令，观察实验现象。

• 一方面，观察 FPGA_LED 的颜色，FPGA向RAM 中先写如数据，然后再读出来，读出数据与其地址相等，绿灯长亮。否则，红灯亮。
• 另一方面，通过 Commix 发送读命令读取 RAM 地址中的数据，对比写入数据与读取的数据，可以知道写入与读取的数据相同。
• 命令格式： 读命令：ram+空格+read+空格+address+\cr\lf
  • 例如：ram read 123\cr\lf
  • 解析：读取 ram 的第 123 地址的数据。