试用手记：为国产FPGA正名(三，存储器)

最终生产模式：

不外挂存储器，8051代码存储于OTP存储器中，FP配置数据存于OTP或SPI FLASH中。因为OTP存储器是一次性的，所以不能用于调试阶段。一般产品最终定型后再使用OTP存储器可以获得最优的性能和最低的成本。

而当采用OTP 作为8051 代码内存，最高时钟频率可达100MHz。较理想的方法是用锁相环PLL来产生8051 时钟。CKCON SFR的低4位用来控制数据Memory 的等待周期。如果8051时钟频率高于45MHz，最好将value设置为大于等于2，以防止时钟太快，数据还没准备好。

也就是说，OTP方式可以达到51硬核代码运行的最佳性能，甚至于性能的速度瓶颈已经不是代码存取，而是数据存取。

以上三种模式是比较推荐的，但是特权同学从实际工程需要来考虑，简单的说，需要一种调试模式和一种生产模式。生产模式无可厚非的选择OTP烧录，而调试模式有点棘手，如果选择小模式，代码运行量太小，顶多不过2K，基本干不了什么事。而选择外扩SRAM，有限的IO资源不会允许的。所以，有点苦恼，但是还好，还有一种最次的选择——性能低下的第四种模式。

当8051的性能低于1.4MIPS时，可用spi flash作为8051的代码存储器。此模式的运行环境如下：

1. 选用片内 SPI FLASH；

2. FPGA的配置数据和8051代码存放在同一个SPI FLASH 里；

3. 8051 与SPI FLASH 接口大约需要90 个LE cells；

4. 8051 的内核时钟最快为30MHz 左右， 8051 最快运行性能大约为1.4MIPS；

5. 顺序取指需要 8 个时钟周期，跳转取指需要40 个周期；

在尝试SPI FLASH模式的时候，遇到了比较有意思的事。特权同学根据实例做SPI FLASH的运行测试，结果搞不定，也找不到相关的IP核。于是求问FAE，FAE直接告知这个IP核还没有集成到工具中，然后把源代码都发过来了。呵呵，虽然工具不完善，不过服务倒是很周到。

由于基于SPI FLASH的模式是在51硬核与SPI FLASH之间使用FPGA逻辑搭建了一个FLASH读取的模块。所以经过测试，确实这个FLASH读取控制的逻辑模块频率不能太高，过高FLASH就要**了，理论值是30M，而特权同学用了25M。然后使用上一篇手记同样的方法改变硬核的频率进行测试。

延时函数	EMB模式		SPI FLASH模式
	50MHz	100MHz	50MHz	100MHz
Delay(1)	5.0us	2.5us	20us	20us
Delay(2)	6.6us	3.3us	27.5us	27.5us
Delay(3)	8.3us	4.2us	35us	35us
Delay(4)	9.9us	5.0us	42.5us	42.5us
i++与i	约1.63us	约0.83us	约7.5us	约7.5us

结果证明，51硬核的频率受制于指令的读取速度，那么在SPI FLASH模式下速度性能确实大打折扣。