使用matlab和ISE 创建并仿真ROM IP核

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前言

本人想使用简单的中值滤波进行verilog相关算法的硬件实现，由于HDL设计软件不能直接处理图像，大部分过程都是可以将图像按照一定的顺序保存到TXT文档中，经过Modelsim仿真后，处理的数据再经过matlab显示图像；图像首先通过matlab或者C语言保存在TXT文档中，生成测试向量文件，然后在仿真软件中进行仿真处理，把处理后的数据保存为TXT格式，最后用matlab显示，观察结果。一般都是先创建MIF文件，将图像中的像素信息用一个ROM储存起来，然后调用ROM里面的地址进行处理，相当于制作了一个ROM查找表。

用Quartus II创建并仿真ROM的步骤：

1.在Quatus工程下生成一个ROM

2.编写.mif文件，作为ROM的初始化文件

3.将.mif文件拷贝到Modelsim工程下

4.进行Modelsim仿真

图像保存的步骤：

1.使用matlab将图像生成txt文。

%将256位的BMP灰度图像128*128大小生成TXT文档，再生成mif文件；
clc
clear all
close all
I_rgb = imread('lena.jpg');
subplot(2, 2, 1), imshow(I_rgb), title('lena-rgb')I_gray = rgb2gray(I_rgb);
subplot(2, 2, 2), imshow(I_gray), title('lena-gray')I = imresize(I_gray, 0.25);
subplot(2, 2, 3), imshow(I), title('lena-qtr')fid = fopen('./lena.txt','wt');
for i = 1 : size(I, 1)
for j = 1 : size(I, 2)
fprintf(fid, '%d ', I(i, j));%每个数据之间用空格分开%
end
fprintf(fid, '\n');
end
fid = fclose(fid);
I_data = load('./lena.txt');

2.创建mif文件(Memory Initialization File):使用mif生成器、C语言或者matlab语言来生成；

选择直接使用matlab生成mif文件gray_image.mif；

%mcode to create a mif file
src = imread('lena.jpg');
gray = rgb2gray(src);
[m,n] = size( gray ); % m行 n列N = m*n; %%数据的长度，即存储器深度。
word_len = 8; %%每个单元的占据的位数，需自己设定
data = reshape(gray', 1, N);% 1行N列%fid=fopen('gray_image.mif', 'w'); %打开文件
fid=fopen('gray_image.mif', 'w'); %打开文件
fprintf(fid, 'DEPTH=%d;\n', N);
fprintf(fid, 'WIDTH=%d;\n', word_len);fprintf(fid, 'ADDRESS_RADIX = UNS;\n'); %% 指定地址为十进制
fprintf(fid, 'DATA_RADIX = HEX;\n'); %% 指定数据为十六进制
fprintf(fid, 'CONTENT\t');
fprintf(fid, 'BEGIN\n');
for i = 0 : N-1
fprintf(fid, '\t%d\t:\t%x;\n',i, data(i+1));
end
fprintf(fid, 'END;\n'); %%输出结尾
fclose(fid); %%关闭文件

生成的mif文件如下图所示：

3.调用mif文件生成ROM（verilog文件即.v文件）

这个是Altera的方法，因为本人电脑上只安装了Xilinx软件，所以这一步没有进行实际操作。

使用Xilinx创建并仿真ROM的步骤：

1.编写.coe文件，作为ROM的初始化文件，.coe文件的格式和内容如代码所示：

%mcode to create a coe file
%生成的数据是一行行进行读取的
src = imread('lena.jpg');
gray = rgb2gray(src);
[m,n] = size( gray ); % m行 n列N = m*n; %%数据的长度，即存储器深度。
word_len = 8; %%每个单元的占据的位数，需自己设定
data = reshape(gray', 1, N);% 1行N列%fid=fopen('gray_image.mif', 'w'); %打开文件
fid=fopen('lena.coe', 'wt'); %打开文件
fprintf(fid, 'MEMORY_INITIALIZATION_RADIX=16;\n');
fprintf(fid, 'MEMORY_INITIALIZATION_VECTOR=\n');for i = 1 : N-1
fprintf(fid, '%x,\n', data(i));%使用%x表示十六进制数
end
fprintf(fid, '%x;\n', data(N)); %%输出结尾,每个数据后面用逗号或者空格或者换行符隔开，最后一个数据后面加分号
fclose(fid); %%关闭文件

2.生成的.coe文件格式如下图所示：