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1、重讀《異步FIFO結構》[CPLD/FPGA]發(fā)布時間：2009-06-1815:09:18項目中多處需要用到FIFO，傻瓜式的調(diào)用Altera的庫即可完成設計。為了深入了解FIFO的結構，上網(wǎng)找了些資料。異步FIFO只能自己寫。一、關于同步FIFO1、在前面的日志里貼出了一個從網(wǎng)上找的同步FIFO的原代碼，本人進行了稍微修改，原始的文章為：http://space.ednchina.com/Upload/2009/6/18/30d4e845-8448-42fc-bd8d-ce6543759ac5.rar，文章名字叫“同步FIFO原理
2、剖析”。根據(jù)其介紹的同步FIFO原理修改的代碼以及測試激勵：http://space.ednchina.com/Upload/2009/6/18/575687b3-0cbf-4e1b-b3be-12766daa84f7.rar。2、今天有時間重新拜讀了異步FIFO結構（翻譯），文章中講述異步FIFO之前先講述了同步(單時鐘)FIFO。原理雖然和上述的同步FIFO一致,但是有些論述特別是對于"空"和"滿"的判斷個人覺得講的非常精辟。特摘錄一些重點:1)、寫指針指向下一個將要寫入的位置；讀指針指向下一個將要讀取的位置。2）、"空"和"滿"
3、寫指針和讀指針是相等的。但是"滿"或者"空"的決定并不僅僅基于指針的值,而是基于引起指針值相等的操作。如果指針相等的原因是復位或者讀操作，F(xiàn)IFO認為是空；如果原因是寫操作，那么FIFO認為是滿。3）、一般情況下(指非臨界狀況下)讀操作和寫操作同時都在使其指針增加,但是不改變空標志和滿標志的狀態(tài)。在空或滿的臨界狀態(tài)同時讀操作和寫操作都是不允許的。由以上幾點得出"空"和"滿"標志狀態(tài)變化的條件(未包含復位條件)：寫操作無條件的清除空標志；write_pointer=(read_pointer+1)，讀操作置"空"；讀操作無條件的清除滿標
4、志；read_pointer=(write_pointer+1)，寫操作置"滿"(包括read_pointer=0，而write_pointer=depth-1的情況，這里與"同步FIFO原理剖析"中稍有不同)。將以上空滿判斷條件稍加改動：a、臨界狀態(tài)下如果同時有讀和寫操作，如果FIFO空，那么只允許寫，如果滿則只允許讀；b、對于空和滿置位操作，文章中論述的基礎是FIFO的深度-depth為2的冪，將深度改為可參數(shù)化的任意整數(shù)的時候，需要對讀和寫到depth-1的位置進行判決。根據(jù)以上改動將文章中提供的FIFO原代碼修改如下（文章中提
5、供的原代碼本身就有問題）：http://space.ednchina.com/Upload/2009/6/19/266ec7ec-7779-4780-a9ba-8db4b4e46450.rar；FIFO的測試激勵：http://space.ednchina.com/Upload/2009/6/19/17819c8c-72d0-4130-a0db-ca01fe42e8b0.rar。以下是ModelSim的仿真波形，包含了“寫滿”，以及“讀空”：另外，F(xiàn)IFO的almost_empty,almost_full以及usedw（有效字）信號可
6、以參考我修改的《同步fifo原理剖析》源碼。最后在板子上跑的結果如下：附上QII工程：http://space.ednchina.com/Upload/2009/6/19/3cd341ed-f5c8-4e41-998d-e064122a7544.rar。二、關于異步FIFO異步FIFO的接口信號包括異步的寫時鐘（wr_clk）和讀時鐘（rd_clk）、與寫時鐘同步的寫有效（wren）和寫數(shù)據(jù)（wr_data）、與讀時鐘同步的讀有效（rden）和讀數(shù)據(jù)（rd_data）。為了實現(xiàn)正確的讀寫和避免FIFO的上溢或下溢，通常還應該給出與讀時
7、鐘和寫時鐘同步的FIFO的空標志（empty）和滿標志（full）以禁止讀寫操作。下面給出異步FIFO的功能模塊圖：由上圖可以看出，寫地址產(chǎn)生模塊根據(jù)寫時鐘和寫有效信號產(chǎn)生遞增的寫地址，讀地址產(chǎn)生模塊根據(jù)讀時鐘和讀有效信號產(chǎn)生遞增的讀地址。FIFO的操作如下：在寫時鐘wr_clk的上升沿，當wren有效時，將wr_data寫入雙口RAM中寫地址對應的位置中；始終將讀地址對應的雙口RAM中的數(shù)據(jù)輸出到讀數(shù)據(jù)總線上。這樣就實現(xiàn)了先進先出的功能。寫地址產(chǎn)生模塊還根據(jù)讀地址和寫地址關系產(chǎn)生FIFO的滿標志。當wren有效時，若寫地址+2=讀地
8、址時，full為1；當wren無效時，若寫地址+1=讀地址時，full為1。讀地址產(chǎn)生模塊還根據(jù)讀地址和寫地址的差產(chǎn)生FIFO的空標志。當rden有效時，若寫地址-1=讀地址時，empty為1；當rden無效時，若寫地址
