FIFO的使用非常廣泛,一般用于不同時鐘域之間的數(shù)據(jù)傳輸,,或者用于不同數(shù)據(jù)寬度之間的數(shù)據(jù)匹配,。在實際的工程應用,可以根據(jù)需要自己寫FIFO,。不考慮資源的情況下,,也可以使用Xilinx提供的IP核來完成。
接口類型選擇Native,,SOC芯片上也可以根據(jù)需要選擇AXI接口,。
選擇存儲器類型:可以用塊RAM、分布式RAM,,移位寄存器和內嵌FIFO來實現(xiàn)FIFO,。這里主要是block RAM和distribute RAM之間的區(qū)別。簡而言之,,block RAM是FPGA中定制的ram資源,,而distribute RAM則是由LUT構成的RAM資源。由此區(qū)別表明,,當FIFO較大時應選擇block RAM,,當FIFO較小時,選擇distribute RAM.另外一個很重要的就是block RAM支持讀寫不同寬度,,而distribute不支持,。在這里為了更全面的了解FIFO,,選擇block RAM以擁有非對稱方向速率的特性,內嵌FIFO(Builtin FIFO)在5以上的FPGA芯片中才存在,。
時鐘:讀寫操作是否在相同的時鐘域中完成,。如果是,可以選擇Common clock,,否則,,選擇Independent clcoks。
讀模式有兩種選擇,,一般選擇標準模式,,F(xiàn)irst-Word Fall-Fhrough模式為首字預現(xiàn),F(xiàn)WFT是指在不影響FIFO讀操作的情況下,,提前查看下一個數(shù)據(jù)的能力,。即FIFO中不為空,有可用的數(shù)據(jù)時,,F(xiàn)IFO中的第一個數(shù)據(jù)自動出現(xiàn)在輸出總線DOUT上,。
Synchronization Stage:穿過交叉時鐘域的同步狀態(tài)(寄存器)數(shù)量,默認即可,。
data port parameters處,,有actual write depth和actual read depth,他們都比我們設置的要小,在實際的工程應用中,,F(xiàn)IFO深度確實要比預設的小1,,即當寫入了Write Width-1個數(shù)據(jù)之后,F(xiàn)IFO的滿信號full會拉高,,這個時候如果還要寫入數(shù)據(jù),,則寫入的數(shù)據(jù)丟失。同理,,讀出Read Width-1個數(shù)據(jù)后,,F(xiàn)IFO的空信號empty會拉高,此時讀出信號無效,。如下:
該FIFO數(shù)據(jù)深度為16,,從aabb0002到aabb0011共寫入16個數(shù)據(jù),當寫入到第15個時,,F(xiàn)ULL信號拉高,,數(shù)據(jù)不能被有效的寫入,從讀狀態(tài)可以看出,。當讀寫數(shù)據(jù)位寬不匹配時,,寫入的位寬大于讀出的數(shù)據(jù)位寬,則先從高位開始讀;當寫入的數(shù)據(jù)位寬小于讀出時,,先寫入的數(shù)據(jù)在讀數(shù)據(jù)的高位,,如下:
關于FIFO復位,Xilinx FIFO默認為高電平復位,,在Initialization 中可以設置復位信號到來之后,full,、almost full,、prog full等信號的復位值為0,或者為1,??梢栽O置讀寫同步復位,或者異步復位,。fifo的復位需要一段時間,,期間wr_rst_busy和rd_rst_busy信號為高電平,此時應禁止讀寫FIFO,,否則會造成數(shù)據(jù)丟失,。
關于讀寫計數(shù),讀計數(shù)是和讀時鐘同步的,,寫計數(shù)是和寫時鐘同步的,。讀計數(shù)是以讀數(shù)據(jù)寬度為單位,fifo中存在的數(shù)據(jù)個數(shù),;寫計數(shù)是以寫數(shù)據(jù)寬度為單位,,fifo中存在的數(shù)據(jù)個數(shù),這兩個值的結果,,簡單理解就是fifo內部控制器讀寫地址的差,,由于fifo讀寫時鐘可能異步,讀寫時鐘頻率不同,,導致計算讀寫計數(shù)值時存在延遲,,并不完全和讀寫操作同步。
讀寫計數(shù)仿真結果如下:
關于讀寫使能,,寫使能wr_en為高時,,數(shù)據(jù)立即被寫入到fifo中,讀使能為高時,,下一個時鐘周期,,有效數(shù)據(jù)才會出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線dout上。
一段簡單的仿真如下:
`timescale 1ns / 1ps
module tb_fifo_16x256(
?。?;
reg rst;
reg wr_clk;
reg rd_clk;
reg [31:0] din;
reg wr_en;
reg rd_en;
wire [15:0] dout;
wire full;
wire empty;
wire valid;
wire almost_full;
wire almost_empty;
wire [4:0] rd_data_count;
wire [3:0] wr_data_count;
wire wr_rst_busy;
wire rd_rst_busy;
always #10 wr_clk <= ~wr_clk;
always #5 rd_clk <= ~rd_clk;
initial begin
rst <= 1;
wr_clk <= 0;
rd_clk <= 1;
din <= 32'haabb0001 ;
wr_en <= 0;
rd_en <= 0;
#20;
rst <= 0;
#300;
//======================================================empty
repeat(16) @(posedge wr_clk)
begin
din <= din + 1;
wr_en <= 1;
end
repeat(1) @(posedge wr_clk) wr_en <= 0;
repeat(32) @(posedge rd_clk)
begin
rd_en <= 1;
end
repeat(1) @(posedge rd_clk) rd_en <= 0;
//=======================================================full
repeat(16) @(posedge wr_clk)
begin
din <= din + 1;
wr_en <= 1;
end
repeat(1) @(posedge wr_clk) wr_en <= 0;
end
initial begin
#900;
repeat(32) @(posedge rd_clk)
begin
rd_en <= 1;
end
repeat(1) @(posedge rd_clk) rd_en <= 0;
end
fifo_16x256 fifo_16x256_inst (
.rst(rst), // input wire rst
.wr_clk(wr_clk),, // input wire wr_clk
.rd_clk(rd_clk),, // input wire rd_clk
.din(din),, // input wire [31 : 0] din
.wr_en(wr_en), // input wire wr_en
.rd_en(rd_en),, // input wire rd_en
.dout(dout),, // output wire [15 : 0] dout
.full(full), // output wire full
.almost_full(almost_full),, // output wire almost_full
.empty(empty),, // output wire empty
.almost_empty(almost_empty), // output wire almost_empty
.valid(valid),, // output wire valid
.rd_data_count(rd_data_count),, // output wire [8 : 0] rd_data_count
.wr_data_count(wr_data_count), // output wire [7 : 0] wr_data_count
.wr_rst_busy(wr_rst_busy),, // output wire wr_rst_busy
.rd_rst_busy(rd_rst_busy) // output wire rd_rst_busy
?。?/p>
endmodule
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