SDRAM文件結構存儲控制的FPGA實現

讀輔助控制模塊在主控狀態機進入讀工作模式開始工作，它先控制SDRAM驅動器從SDRAM幀頭區中讀取一個幀頭，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據到達與結束時間，另一方面從幀頭信息中找到本幀數據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據讀操作的起始地址，該地址反饋給讀模式控制狀態機，控制SDRAM從該地址開始順序讀出數據，完成一幀數
據的讀取操作送往數據緩存模塊，重復以上操作直到完成讀指令任務，讀模式控制狀態機發出讀完成標志信號，反饋給高層主控狀態機。
3．4 低層數據重組幀輔助控制模塊的設計
數據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、幀長、幀間隔以及抽取因子，控制SDRAM讀取原始數據，生成新的需要的數據幀結構，并按文件結構將其寫到SDRAM的計算數據區中。其總體設計框圖7所示。

數據重組幀輔助控制模塊在主控狀態機進入重組幀工作模式時開始工作，新數據幀結構生成及緩存模塊先構造第一幀數據的幀頭信息，當幀頭構造完畢后，它向重組幀模式控制狀態機發出幀頭完畢信號，狀態機收到信號后向SDRAM發出寫命令將新的數據幀頭寫入到幀頭區中，然后它按照重組幀指令字的要求從SDRAM的原始數據區讀出原始數據送往新數據生成模塊，當新數據的數據量達到一次突發寫長度時，再控制SDRAM將新的數據寫入到SDRAM的重組幀數據區中，直到將一幀新的數據都存儲到SDRAM中，記錄此時的寫地址并將其作為下一幀數據的存儲首地址加入到下一幀幀頭信息中，并發出構造第2幀幀頭的命令，等待第2幀幀頭完畢標志，重復上面的操作，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機發出重組幀完成標志信號，反饋給高層主控狀態機。

4 硬件平臺及實測結果
在xilinx的開發工具ISE環境下完成了系統的整體設計與仿真，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，并進行測試。其實測結果如圖8所示。

主控狀態機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時將完成標志(寫完成標志、讀完成標志和重組幀完成標志)反饋給主控狀態機控制其跳轉到就緒狀態繼續等待下次命令。結果證明該緩存系統實現了預定功能，可以對數據進行更方便的操作與管理。

5 結語
本文提出一種基于文件結構存儲方式的新數據緩存系統，利用FPGA設計結構化狀態機通過對SDRAM的讀寫控制，完成了具有數據重組幀功能的緩存系統設計。系統具有速度快，可靠性好，靈活性強，功能擴展容易的優點。該系統已應用于實際項目試驗，在基于實時復雜信號處理的緩存系統中有很好的應用前景。