基于FPGA的双口RAM在双CPU通信中的应用及设计论文

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+5V+5VC13C1740D10D12VCCRST9RESETP10/7P11/7P14/INT2P15/INT3P16/INT41256781514LB1LB2LB3LB4RB1RB2+5VRB3C15LB1LB2LB3LB4RB1RB2RB3RB41256781514VCC40P10/7P11/7P14/INT2P15/INT3P16/INT4P17/INT5P35/T1P34/T0RESET9RST31EA/VPP17/INT5P35/T1P34/T0EA/VP31D11RDWDOG A12P32/INT0WR171652VCC48RB4OELR/WLOERR/WR43461716RDWRP32/INT012WDOG BP00P01P0219X1P03P04X2P05P0639383736353433321617181920212223D0LD1LD2LD3LD4LD5LD6LD0RD1RD2RD3RD4RD5RD6R25262728293031323938373635343332P00P01P02P03P04P05P06P07CPU BX1X21918G418G3GNDGNDP07D7LIDT7132D7RGNDC20C21C18C19CPU A202420 图3.5双CPU直接控制指令电路

3.4仿真结果及性能分析

图3.6 双口RAM的工作时序图

cs00ram1WECLK00CLK1DATAIN[15..0]WADDR[7..0]RADDR[7..0]SYNC_RAMDATAOUT[15..0]data_o~[15..0]SELDATAADATABOUT0oedata_i[15..0]addr[7..0]1data_o[15..0]~reg0PREDQram1~0data_o[15..0]ENAMUX21CLRclk 图3.7双口RAM的RTL电路图

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图3.8双口RAM在Quartus的时间戳

由系统仿真图可知，双口RAM在VHDL软件的仿真效果图可以分为：双口RAM的工作时序图3.6，双口RAM的RTL电路图3.7，双口RAM在Quartus综合的时间戳图3.8。由上述三幅图可以分析得出结果双口RAM，有写时钟控制端口wr_clk、写始能端口wr_en、数据输入端口data_in、写地址端口wr_addr、读时钟端口rd_clk、读始能端口rd_en、读地址端口rd_dd以及输出端口data_out。开始在没有数据输入时，输出数据为不确定状态。当给出地址时，依据地址查找数据，在写始能段有效时写入数据，并且在读始能有效时才能够读出数据与传输数据。

3.5本章小结

本章是本次课题研究的重点，本章主要涉及双RAM与双CPU通信方式的关键性问题。第一，主要介绍了双RAM的并行通信方式，简述了双RAM并行通信时需要解决的软硬件问题。第二，着重介绍了在“双RAM与双CPU通信系统”的关键性问题的解决，主要是系统的数据交叉处理，故障冗余解决；提出了相应的解决方案。第三，主要是双CPU之间构成的系统通信问题的解决，确保信息传输的可靠性，双CPU通信的协同性，合理设计数据处理交叉软硬件，双口RAM对双CPU访问接口的设置问题。第四，主要是讲系统的检测结果，包括系统仿真图的分析，系统相应功能指标的测试。

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4总结及展望

4.1课题研究所面临的问题

本次课题研究中遇到很多技术性问题，最主要的是在设计双CPU之间实现通信快速传输时，如何确保两个CPU之间通过双口RAM的接口相连接，实现相应的功能，而不受外部环境的干扰。在系统中存在很多外部干扰因素，如电磁干扰，信号传输通道的干扰，引脚之间的干扰等因素。在设计双CPU系统软硬件时，如何在FPGA中实现通信，通信的高速性，可靠性，实时性能否有一个可靠的保障。再者，对于通信中的故障冗余处理，交叉事物处理设计理念比较陈旧，跟不上现代通信发展的要求，而对于新的设计理念要求，自己的专业知识还达不到一定的水平，只能运用自己所学的知识将课题研究内容拓展到这一步，对于这次的研究还有一定的发掘空间，期待更进一步的研究。

4.2未来研究方向

对于这次课题研究的反思是设计理念存在一定的问题，未来研究的方向应该是借助其他更简洁方便的软硬件方式实现双CPU的快速、高效、可靠、实时性功能，或者是在应用到双口RAM的基础上应用更好的软件平台，而不是FPGA下使用VHDL语言实现的仿真操作。在本次课题研究中需要进行技术性改进的是，利用PLC软件平台实现双CPU之间通信的仿真。比较软件处理冗余与硬件处理冗余设计的优缺点，为以后再次研究做好铺垫。

随着计算机技术的快速发展和云端时代的到来，对多CPU之间通信、多CPU运行的要求将更高。所以，今后对多核CPU的研发将有更大的潜力，多CPU将运用到智能领域，运用到卫星数据传输，移动3G/4G时代的发展也离不开多CPU的通信，关于多CPU之间通信的方式会有更加便捷快速的技术出现。目前出现的通信方式还远不能满足这种通信的发展趋势，主要缺点是系统开发借用的软硬件比较落后，不够智能，没有达到低成本，小型化，人机结合不够便捷。这就要求今后的开发方向是集成化，智能化，人性化，小型化。?未来CPU的发展方向预计会朝着多核、多通道、 集成内存、 集成显卡 、节能、 减小面积、 提高集成度、散热性更好、更满足消费者的需求等方面?。CPU的发展使得微机在整体性能，数据处理速度，3D图像处理，多媒体以及移动通信方面达到了高端性。今天CPU的发展使得微机在整体性能、处理速度、3D图形图像处理、多媒体信息处理及移动通信等方面达达到了一个高端的领域。

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参考文献

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