基于双端口RAM实现Linebuffer设计

“利用Linebuffer可以实现单行数据串行输入，多行数据并行输出；常用于图像处理与流水化并行运算当中”

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Linebuffer简介

通过Linebuffer技术可以实现数据串入，然后多行数据并行输出，其效果如下图

数据从左边单个端口输入（从DDR或者ROM/RAM里面获取数据），右边实现多行数据并行输出。常用于图像处理（二维数组）当中，实现并行化操作。例如一副图片每行有m个数据，则Linebuffer当中每行则有m个缓存，如若要实现n行数据并行输出，则需要n行缓存。其在m*（n-1）个时钟周期后，则可以实现n行数据同步并行输出。

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示例设计

这里以一个基于双端口RAM作为缓存单元来实现三行（每行200个数据）数据同步并行输出。

其整体结构如下（data_o_1,为输入数据，data_o_2为RAM_INST1的输出，data_o_3为RAM_INST2的输出）。

数据流通过程如下：

数据进来先进入到RAM_INST1,其内存大小为200，当存入的数据量到达200后，开始将RAM_INST1里面的数据从地址0开始读出（与此同时新的数据进来被送入RAM_INST1），送到RAM_INST2，当200个数据全送到RAM_INST2里面之后，其也开始做输出。

其仿真效果如下：

数据进来，先往RAM_INST1里面写，地址递增。

当RAM_INST1接收到199个数据后（0-198，这里提前输出是因为RAM数据输出打了一拍），开始输出（r_en拉高），读地址递增。同时读出的数据被写入到RAM_INST2。

当RAM_INST2的被写入的数据也达到了199个，则开始将其r_en拉高，开始将数据输出。同时RAM_INST1输出的新数据也在被写入到RAM_INST2。

即从源端数据开始输入到400个时钟周期后(拉高o_valid)，RAM_INST2，RAM_INST1即可实现两行数据同步输出。效果如下：

此时源端输入的则是相应的第三行数据。

仿真结果如下：

可以看到data_o_1为源输入数据，data_o_2为RAM_INST1的输出，data_o_3为RAM_INST2的输出。当o_valid被拉高时，此时实现三行数据并行输出。