Cherry Syn チュートリアル第4章 - ブロックRAMの使い方

トップレベル記述の書き方がわかったところで、いよいよブロックRAMを使ってみましょう。
今回は tutorial4_1.chc を使って、RAMへの書き込みと検証を行います。

🧪 例題コード

process writeRAM(clkin uint#1 clk, rstin uint#1 rst, ram uint#9 r0[2048], out uint#1 latch sy)
{
    sy = 0;

    uint#9 seed = 0b101010101;
    uint#11 i = 0;

    do {
        seed = (seed << 1) ^ (seed >> 3) ^ i;
        r0[i] = seed#(8..0);
    } while (++i != 0);

    sy = 1;

    while (true);
}

process readRAM(clkin uint#1 clk, rstin uint#1 rst, ram uint#9 r0[2048], in uint#1 sy, out uint#5 latch leds, out uint#1 latch led)
{
    led = 0;
    leds = 0b00000;

    while (~sy) ;

    uint#9 seed = 0b101010101;
    uint#11 i = 0;
    do {
        seed = (seed << 1) ^ (seed >> 3) ^ i;
        if (r0[i] != seed#(8..0)) leds = 0b11111;
    } while (++i != 0);

    led = 1;

    while (true);
}

toplevel logicboy(
    in uint#1 pin<52> period<37> clk,
    in uint#1 pin<3> iostandard<LVCMOS18> pullup rst,
    out uint#5 pin<10,11,13,14,15> leds,
    out uint#1 pin<16> led)
{
    com uint#1 sy;
    com uint#5 ls;
    com uint#1 l;

    leds = ~ls;
    led = ~l;

    ram uint#9 port_num<2> clock<clk,clk> r0[2048];

    writeRAM(clk, rst, r0 port<0>, sy);
    readRAM(clk, rst, r0 port<1>, sy, ls, l);
}

🔍 RAMの宣言と接続

RAMは process の中では宣言できません。トップレベルで宣言し、パラメータとして渡します。
ram uint#9 port_num<2> clock<clk,clk> r0[2048]; がRAMの宣言部分
uint#9 は9ビット幅の unsigned 型
port_num<2> はデュアルポートRAMであることを示す
clock<clk,clk> は両ポートとも clk を使用
r0[2048] はRAMの名前とサイズ

Tang Nano 9K では、以下のようなブロックRAMが使えます：

1ビット×16K、2ビット×8K、4ビット×4K、8ビット×2K、9ビット×2K、16ビット×1K、18ビット×1K
シングルポートの場合は、さらに 32ビット×512、36ビット×512 も使用可能

合計で最大26個まで使用できます。

🧠 処理の流れ

writeRAM が疑似乱数を生成し、RAMに全アドレス分を書き込み
書き込み完了後、sy シグナルが1になり、readRAM が検証を開始
RAMの内容と再生成された値が一致しない場合、LED1〜LED5が全点灯（エラー表示）
検証が完了すると LED6 が点灯（成功表示）

📌 RAMポートの指定

トップレベルでの writeRAM と readRAM の呼び出しでは、

r0 port<0> → RAMのポート0を使用
r0 port<1> → RAMのポート1を使用

それぞれのプロセスに、RAMの異なるポートを割り当てることで並列動作が可能になります。

⚙️ クロックエッジについて

CHERRY SYN によって生成される回路では、RAM は回路のクロックとは 逆のエッジ で動作します。
これは高位合成において制御を簡潔にするための設計方針です。

📚 参考情報

シングルポートRAMの記述はここでは扱いませんが、single_port_ram_test.chc という例題があるので参考にしてください。

🎮 さあ、RAMで遊ぼう

これでブロックRAMが使えるようになりました。
データの保存、検証、並列処理など、かなり面白いことができるはずです。

次回は、RAMの応用や、より複雑な構造にも挑戦してみましょう。

🍒 Cherry Syn チュートリアル 第4章

ブロックRAMの使い方