孩子都能学会的FPGA：第十二课——利用内存产生正弦波-Toy模板网

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（原创声明：该文是作者的原创，面向对象是FPGA入门者，后续会有进阶的高级教程。宗旨是让每个想做FPGA的人轻松入门，作者不光让大家知其然，还要让大家知其所以然！每个工程作者都搭建了全自动化的仿真环境，只需要双击top_tb.bat文件就可以完成整个的仿真（前提是安装了modelsim），降低了初学者的门槛。如需整个工程请留言（WX：Blue23Light），不收任何费用，但是仅供参考，不建议大家获得资料后从事一些商业活动！）

上节课说到可以利用异步缓存完成多比特数据的跨时钟域同步，但是很多人对FPGA内部的存储还不太了解。这儿我们先介绍一下。

FPGA内部的缓存其实都是RAM (Random Access Memory)随机访问存储器，但是生成IP核的时候可以选择是RAM或者ROM。

RAM又称随机存取存储器，存储单元的内容可按照需要随机取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关。这种存储器在断电时，将丢失其存储内容，所以主要用于存储短时间使用的程序。

ROM全称Read Only Memory，顾名思义，它是一种只能读出事先所存的数据的固态半导体存储器。ROM中所存数据稳定，一旦存储数据就再也无法将之改变或者删除，断电后所存数据也不会消失。其结构简单，因而常用于存储各种固化程序和数据。

但是在FPGA内部，ROM其实也是由RAM构造而成的，所以FPGA内部的ROM不是真正的ROM，因为ROM内部的数据不是从硬件上固化的，是初始化的时候才将数据固定住，掉电里面的信息还是会消失的。就是FPGA内部的ROM只是模拟了ROM的功能，并不是实际的ROM。

所以不管是FPGA内部的RAM还是ROM，都不具备掉电数据存储的功能。如果FPGA内部只有RAM而没有Flash，那FPGA的配置程序必须放在片外Flash里面，上电的时候从外部Flash中读取配置的信息对FPGA进行配置。

本工程是实现正弦波的输出，我们可以根据实际的需要产生一组数据来表示一个周期正弦波的值。比如我们可以用128个8bit的数据来表示一个周期的正弦波数据，也可以用256个8bit的数据来表示一个周期正弦波的数据，当然也可以用1024个16bit的数据来表示一个周期的正弦波的数据，这个根据实际的需求，比如精度。

那我们可以先生成一组的正弦波数据，然后把这组数据存储在RAM或者ROM中，然后需要的时候从RAM或者ROM读出这组数据就是输出了正弦波。

本工程采用ROM，用256个8bit的数据来表示一个周期的正弦波，Xilinx的内存初始化要使用coe文件，这个coe文件可以通过matlab或者python来产生。如下所示，产生的是256个8bit的定点数。如果想产生其它的波形，比如三角波，余弦波思路都是一样的，只需要把下面生成数据的地方相应修改即可。运行matlab即可以生成sp_ram_256x8.coe文件。