7存储器设计
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实验三十六ROM
一、实验要求
设计一个256×8的ROM
二、实验内容
在设计ROM时，根据ROM的大小，我们可以采用不同的方法进行设计，比如4×8、8×8或16×8的ROM可以采用数组描述或WHEN-ELSE。然而数组描述ROM在面积上是最有效的，在用数组描述时，常把数组常量描述的ROM放在一个程序包中，这种方法可以提供ROM的重用，在程序包中应当用常量定义ROM的大小。而用WHEN-ELSE描述一个ROM，它却是最直观的，它是类似查表的方式来设计的，如下面的例程就是一个用WHEN-ELSE设计的16×8的ROM。但对于MAXPLUS II这个软件，对于用数组描述的ROM在编译过程中会出错，有可能MAXPLUS II在语法支持上不太全面，但可以用其他的VHDL语言仿真综合工具进行仿真或综合，如ACTIVE VHDL、MODELSIM、LEONARDO等。
对于大型的ROM应当采用例化的方法。对于256×8的ROM，我们就可以采用例化的方法来设计实现。
例程：16×8的ROM
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY ROM16_8 is
PORT(
DATAOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --Data Output
ADDR : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --ADDRESS
CE : IN STD_LOGIC -- Chip Enable
);
END ROM16_8;
ARCHITECTURE a OF ROM16_8 IS
BEGIN
DATAOUT <= "00001001" WHEN ADDR = "0000" AND CE='0' ELSE
"00011010" WHEN ADDR = "0001" AND CE='0' ELSE
"00011011" WHEN ADDR = "0010" AND CE='0' ELSE
"00101100" WHEN ADDR = "0011" AND CE='0' ELSE
"11100000" WHEN ADDR = "0100" AND CE='0' ELSE
"0101"
=
AND CE='0' ELSE
WHEN
ADDR
"11110000"
"00010000" WHEN ADDR = "1001" AND CE='0' ELSE
"00010100" WHEN ADDR = "1010" AND CE='0' ELSE
"00011000" WHEN ADDR = "1011" AND CE='0' ELSE
"00100000" WHEN ADDR = "1100" AND CE='0' ELSE
"00000000";
END a;
16×8ROM 波形仿真图如下图36-1。仿真图中输入的不同的地址对应的不同的输出数据可参见程
序段：
DATAOUT <= "00001001" WHEN ADDR = "0000" AND CE='0' ELSE
"00011010" WHEN ADDR = "0001" AND CE='0' ELSE
"00011011" WHEN ADDR = "0010" AND CE='0' ELSE
"00101100" WHEN ADDR = "0011" AND CE='0' ELSE
"11100000" WHEN ADDR = "0100" AND CE='0' ELSE
"0101"
AND CE='0' ELSE
=
WHEN
"11110000"
ADDR
"00010000" WHEN ADDR = "1001" AND CE='0' ELSE
"00010100" WHEN ADDR = "1010" AND CE='0' ELSE
"00011000" WHEN ADDR = "1011" AND CE='0' ELSE
"00100000" WHEN ADDR = "1100" AND CE='0' ELSE
"00000000";
实验源程序是rom16_8.vhd。
图36-1 16×8 ROM 波形仿真图
256×8 ROM的波形仿真图如下图36-2。实验源程序是rom256_8.vhd。工作时序参见仿真图。不同的地址对应的输出数据表参见文件rom256x8.mif。该实验推荐使用芯片10K系列，7000系列不支持该实验。
图36-2 256×8 ROM波形仿真图
三、实验连线
16×8ROM 实验输入信号有CE（输出允许控制端）、ADDR0~ADDR3（输入地址），输出信号有DATAOUT0~DATAOUT7（8位数据输出），工作时工作时序参见图36-1所示，ce保持低电平， ADDR0~ADDR3接拨码开关， DATAOUT0~DATAOUT7接LED灯。
256×8 ROM实验输入信号有inclock（输入时钟）、address0~address7（输入的8根地址线），输出信号有outlock（输出时钟）、oe（输出允许控制端）、q0~q7（8位数据输出）。工作时输入时钟、输出时钟和oe端可参见图36-2，接数字信号源单元的CLK0~CLK5，输入地址线address0~address7接拨码开关，输出数据线q0~q7接LED灯。