推断的 RAM 在 ModelSim Altera 版本中未初始化答案

【问题标题】：Inferred RAM doesn't initialize in ModelSim Altera edition推断的 RAM 在 ModelSim Altera 版本中未初始化
【发布时间】：2014-04-21 07:50:19
【问题描述】：

我有一个用于 Altera FPGA 目标的内存模块，我已将其推断为 Altera 的 ALTSYNCRAM 块之一。内存是 1024x16，我有一个用属性指定的内存初始化文件。综合时，综合报告表明它生成了我想要的 RAM 块类型，并指出初始化文件是我指定的文件。当尝试使用 Altera 的 ModelSim 版本进行仿真时，数据信号开始时完全未初始化，我不知道为什么。我查看了论坛等，有人提到 ModelSim 可能不支持我正在使用的“.mif”格式，但会支持“.hex”，所以我将初始化文件更改为“.hex”。我还读到相对文件路径可能是一个问题，但我检查了我的仿真目录，看起来 QuartusII 在我尝试仿真时将初始化文件复制到了该目录中。

关于为什么内存没有被初始化以及如何让它这样做的任何想法？

一个包含推断内存的高度修剪模型：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;
library work;
--use work.types.all;
entity CPU is
--...
end entity CPU;
architecture rtl of CPU is
--these types are actually included in a package
subtype reg is std_logic_vector(15 downto 0);
type mem is array (0 to 1023) of reg;

--...
    --memory read port
    signal MR : reg;
    signal MRA : std_logic_vector(9 downto 0); --flops
    --memory write port
    signal MW : reg; --flops
    signal MWA : std_logic_vector(9 downto 0); --flops
    signal MWE : std_logic; --flop

    signal data : mem;
    attribute ram_init_file : string;
    attribute ram_init_file of data : signal is "RAM_init.hex";
    attribute ramstyle : string;
    attribute ramstyle of data : signal is "no_rw_check";
begin
--...
     --memory spec
     MR <= data(to_integer(unsigned(MRA(9 downto 0))));
    memory_process : process(clk)
    begin
        if (clk'event and clk = '1') then
                if(MWE = '1') then
                    data(to_integer(unsigned(MWA(9 downto 0)))) <= MW;
                end if;
        end if;
    end process;
end architecture rtl; --CPU

Modelsim 在编译 CPU.vhd 时没有显示任何警告或错误，也没有任何加载初始化文件的指示。

这是我第一个使用 Altera 软件或内存初始化文件的设计，如果问题是非常基本的问题，或者我从根本上不正确的角度处理这个问题，我不会感到惊讶。我通常会在包中用常量定义内存，但这是针对一个类的，它要求我有一个内存初始化文件（它也需要 .mif 格式，但这只是模拟和综合之间的 3 个字符变化文件）。

【问题讨论】：

标签： vhdl modelsim intel-fpga

【解决方案1】：

看起来 Modelsim 可能有一个“mem load”命令，您可以在仿真开始时使用它来初始化内存。看看这个帖子的结尾：

Initialization altsyncram

【讨论】：

这就是我所做的。我在 tcl 模拟脚本的开头添加了“mem load -i RAM_init.dat -format hex /path/to/RAM/signal”。格式是用 ascii 表示的普通十六进制格式，与更类似于 marco 的 .mif 文件相比，即使对于 1024 字的内存也是如此。这不是我真正想解决的问题，但它确实有效，因为我想避免在要分级的 VHDL 中添加额外的规定。

【解决方案2】：

能否在 FPGA 上初始化 RAM 取决于合成器和您使用的特定 FPGA。一些 FPGA 系列支持这一点，而另一些则不支持。我知道这不是您想听到的答案，但您需要查看 Altera 的文档。

【讨论】：

具体的FPGA是Cyclone II EP2C35F672C6。我知道它的内存单元可以被初始化。综合工具表明推断的内存将使用我的初始化文件进行初始化。如果我要将它加载到硬件中，我希望设计能够按预期工作，因为我已经成功地模拟了具有恒定内存初始化的 Xilinx 目标版本。我的问题不在于综合，而在于仿真，以及如何让 ModelSim Altera 版使用内存初始化文件。

【解决方案3】：

Modelsim 不关注综合属性。这是特定于供应商的约定。您可以在模拟中将它们与任何其他用户定义的属性一起引用，但它不知道某些属性会调用各种第三方合成器中的特殊行为。

如果您想初始化 RAM 以进行模拟，您需要执行以下操作之一：

编写一个读取内存文件内容的函数，并在data信号初始化期间调用它。
将内存内容转换为在单独包中定义的 VHDL 常量，并将该常量分配给 data 信号作为初始化程序。这可以通过脚本自动完成。
使用 Verilog 系统任务$readmemh（需要具有混合语言许可证的 Modelsim）

对于选项 1，函数的格式应为：

impure function read_mem(fname : string) return mem is
  variable data : mem;
begin
  -- ** Perform read with textio **
  ...
  return data;
end function;

signal data : mem := read_mem(data'ram_init_file);

关于 RAM 初始化的 Quartus 文档很少，只演示了从 VHDL 进程中分配的初始化数据，而不是从文件中读取。 Xilinx documentation on RAM/ROM inferencing (p258) 提供了使用通用 VHDL 执行此操作的示例。相同的技术可用于仿真针对 Altera 的设计。 XST 支持将文件 I/O 用于综合，但 Quartus 可能会因此而窒息。如果是这种情况，您将不得不使用配置在面向综合的 RAM 模型和专门用于使用该函数初始化的仿真的模型之间进行交换。

Xilinx 示例仅显示如何使用 ASCII 二进制文件读取文件。我有一个general purpose ROM component，它可以读取十六进制和二进制，您可以根据需要将其调整到 RAM 中。

【讨论】：