需要同时读写SDRAM的解决方法

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工程中使用过SDRAM的朋友就知道，SDRAM是无法实现同时读写的，今天就跟大家分享一下遇到需要同时读写的问题时如何解决。

一、SDRAM数据总线属性

下图为SDRAM的某一接口时序图，我们可以看到，读和写占用的都是DQ这个数据总线，对于SDRAM来说，只有一根数据总线，那么当我们需要用这根线读取数据的时候，读出来的数据占用了总线，这个时候是必然无法写入数据的，同样的在写数据的时候也无法进行读数据的操作。

二、SDRAM同时读写需求

虽然SDRAM具有不可同时读写的属性，但是在一些项目中需要写入的数据和读出的数据都是连续的。比如在边缘检测的工程中，摄像头一直在传出数据，并且送到VGA的图像数据也不能断，这时我们既要将摄像头传出的数据写到SDRAM，又要从SDRAM读出数据并在VGA显示。因此实际工程中时需要SDRAM同时实现读数据和写数据功能的。

前面我们也分析过SDRAM的接口时序图，明确DQ总线只能进行读数据或者写数据，不能同时进行读写数据，那么如果遇到上述情况，就需要我们在SDRAM固有属性的基础上来解决问题。

三、“伪同时读写”的原理

既然SDRAM的属性不变，那么我们可以在SDRAM时序前面加两个FIFO，SDRAM接口时序和SDRAM硬件之间由一根数据总线DQ相连，如下图所示。

FIFO是在FPGA中比较常用的存储器，FIFO写入和读出都由时钟控制，而且可以用不同的时钟，那么当读出的时钟大于写入时钟的时候，我可以一直往里面写，但是由于读出的速率要快，那就不必要一直读，FIFO的深度越深，我就可以等待越多的时间。

上图结构中，设置FIFO左边时钟是25M，右边时钟为100M。写命令和写数据先保存到FIFO1中，读命令保存到FIFO2中，在SDRAM接口时序里面，会判断FIFO1和FIFO2中谁有数据，谁有数据就执行哪个命令；如果都同时有数据，那工程师可以决定一个优先级，选择其中一个命令执行。而没有选中的命令，则保留到FIFO中缓存，等候被选中执行。

简单来讲就是数据都暂时的存在FIFO中，FIFO左边和右边的工作时钟不同，同样一组数据，如果左边读写数据都需要一个时钟，那么右边读写数据就需要四倍时钟即四个时钟。这样一来，看FIFO右侧的接口，永远都是要不就是写，要不就是读，DQ不会被读写同时使用（也就是读写不同时）。而在左侧的接口看来，写命令和读命令是可以同时有效的（也就是读写同时）。

有的朋友会讲，这种方法并不是真正的同时读写呀。其实，能不能同时读写，是在不同的时间精度来看待的。例如右侧的接口，在某一个时钟沿看来，其状态不是读就是写，无法实现读写同时；但如果把时间拉长，例如在1秒的时间内来看，在这一秒钟内既有读数据状态，又有写数据，就会令我们感觉到它是可以同时读和写的。将这样一个结构当作一个整体来看，可以认为实现了SDRAM的同时读写，我们将其称之为“伪同时读写”。

其实这种“伪同时读写”我们还是经常会遇到的。例如电脑CPU，众所周知，它是串行执行指令的，一次只能处理一个指令。但我们在使用电脑时，可以感觉到QQ、浏览器和电影是同时工作的，这也就是时间精度的问题。

四、现实案例

学会了利用FIFO的存储特点来实现“伪同时读写”，我们也就解决了最开始提到的SDRAM在边缘检测中实现同时读写的问题。我们在写侧接收的像素数据在25M时钟域的，在FIFO1的读侧是100M的时钟域，读写速率相差4倍，当FIFO缓存一定量的数据之后，就读出来写到SDRAM中，写完之后，就可以利用FIFO1读写的时间差，来将SDRAM中的数据读出，然后再放到一个写侧时钟100M，读侧时钟25M的FIFO2中，就可以保证FIFO2一直有数据读出，而FIFO1又一直有数据写入。这样以来就实现了摄像头一直采集数据并且一直有数据传输到VGA。