异步FIFO理解[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

一、异步FIFO与同步FIFO的区别

异步FIFO通常用于时钟域的过渡，是双时钟设计，即FIFO工作于独立的两个时钟之间，也就是读写时钟域不同。

二、难点及解决方法

一是如何同步异步信号以及处理亚稳态问题;针对这一难点，采用的是使用格雷码指针和二进制指针及握手信号。就是现将写指针同步到读时钟域，读指针同步到写时钟域，然后通过格雷码判断空满。

二是如何正确地设计空/满等信号的控制电路。针对这一难点，利用读写指针相互比较产生空/满标志，采用两种方法来辨别空/满两种状态：

一种是在读写地址前加一位附加位，通过附加位来辨别空/满状态;（本文使用该种方法，其实两种归根结底就是加一个标志）

另一种方法是通过划分地址空间来判断。

三、深度的计算

网上找的一个例子，一个8bit宽的AFIFO，输入时钟为100MHz，输出时钟为95MHz，设一个package为4Kbit，且两个package之间的发送间距足够大。问AFIFO的深度。

burst_length=4K/8=500

deep=500-500X95/100 =25

四、格雷码和二进制码之间的转换

1.gray to bin

always @ (gray)

for(i=0;i<SIZE;i=i+1)

bin[i] = bin[i]^(gray>>i)

2.bin to gray

assign gray = (bin>>1)^bin;

五、整体结构图(style #1 if you have saw SNUG user guide)

Simulation and Synthesis Techniques for Asynchronous的网盘链接 链接：http://pan.baidu.com/s/1ntsqGjR 密码：scfz

五、Verilog关键代码

//top

module asyn_fifo( rdata, // Data path from FIFO rempty, // Flag asserted high for empty stack wfull , // Flag asserted high for full stack wdata, // Data path into FIFO winc,wclk,wrst_n, rinc,rclk,rrst_n ); parameter DSIZE = 8; parameter ASIZE = 4; output [DSIZE -1 : 0] rdata; output rempty, wfull; input [ASIZE -1 : 0] wdata; input winc,wclk,wrst_n; input rinc,rclk,rrst_n;

wire [ASIZE-1:0] waddr, raddr; wire [ASIZE:0] wptr, rptr, wq2_rptr, rq2_wptr;

sync_r2w i_sync_r2w (.wq2_rptr(wq2_rptr), .rptr(rptr),.wclk(wclk), .wrst_n(wrst_n)); sync_w2r i_sync_w2r (.rq2_wptr(rq2_wptr), .wptr(wptr),.rclk(rclk), .rrst_n(rrst_n)); fifomem #(DSIZE, ASIZE) i_fifomem (.rdata(rdata), .wdata(wdata), .waddr(waddr), .raddr(raddr), .wclken(winc), .wfull(wfull), .wclk(wclk)); rptr_empty #(ASIZE) i_rptr_empty (.rempty(rempty), .raddr(raddr), .rptr(rptr), .rq2_wptr(rq2_wptr), .rinc(rinc), .rclk(rclk), .rrst_n(rrst_n)); wptr_full #(ASIZE) i_wptr_full (.wfull(wfull), .waddr(waddr), .wptr(wptr), .wq2_rptr(wq2_rptr), .winc(winc), .wclk(wclk), .wrst_n(wrst_n));

endmodule

//read to write

module sync_r2w #(parameter ADDRSIZE = 4) (output reg [ADDRSIZE:0] wq2_rptr, input [ADDRSIZE:0] rptr, input wclk, wrst_n);

reg [ADDRSIZE:0] wq1_rptr;

always @(posedge wclk or negedge wrst_n) if (!wrst_n) wq1_rptr <= 0; else wq1_rptr <= rptr;

always @(posedge wclk or negedge wrst_n) if (!wrst_n) wq2_rptr <= 0; else wq2_rptr <= wq1_rptr;

endmodule

//write full

module wptr_full #(parameter ADDRSIZE = 4) (output reg wfull, output [ADDRSIZE-1:0] waddr, output reg [ADDRSIZE :0] wptr, input [ADDRSIZE :0] wq2_rptr, input winc, wclk, wrst_n);

reg [ADDRSIZE:0] wbin; wire [ADDRSIZE:0] wgraynext, wbinnext;

// GRAYSTYLE2 pointer always @(posedge wclk or negedge wrst_n) if (!wrst_n) {wbin, wptr} <= 0; else {wbin,wptr } <= {wbinnext, wgraynext}; // Memory write-address pointer (okay to use binary to address memory) assign waddr = wbin[ADDRSIZE-1:0]; assign wbinnext = wbin + (winc & ~wfull); assign wgraynext = (wbinnext>>1) ^ wbinnext; //—————————————————————— assign wfull_val = (wgraynext=={~wq2_rptr[ADDRSIZE:ADDRSIZE-1],wq2_rptr[ADDRSIZE-2:0]}); always @(posedge wclk or negedge wrst_n) if (!wrst_n) wfull <= 1’b0; else wfull <= wfull_val;

endmodule

module fifomem #(parameter DATASIZE = 8, // Memory data word width parameter ADDRSIZE = 4) // Number of mem address bits (output [DATASIZE-1:0] rdata, input [DATASIZE-1:0] wdata, input [ADDRSIZE-1:0] waddr, raddr, input wclken, wfull, wclk);

reg [DATASIZE-1:0] mem[15:0];

asign rdata = mem[raddr]; always @(posedge wclk) if (wclken && !wfull) mem[waddr] <= wdata;

endmodule

发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/129046.html原文链接：https://javaforall.cn