FPGA异步FIFO设计中的问题与解决办法
加入技术交流群
2．2 空／满标志位的判断
为保证数据的正确写入和读出，不发生写满和读空操作，怎样判断空／满标志位的产生就成为异步FIFO设计的核心问题。异步FIFO是环形存储的，当读写地址指针相等时，意味着空标志位或者满标志位的产生。但是却不能确定是写满还是读空状态。为解决这一问题，本文将转换为格雷码后的读写地址指针分别经过检测和计数器。每当读写指针遍历一圈(当读写地址指针指向双端口RAM的最后一个地址)时，写计数i加1，读计数j加1。这样写满状态和读空状态的判断就需要同时满足两个条件。下面分别给出写满和读空状态的判断。
①写满状态的判别：当读地址指针等于写地址指针，并且i>j时，产生满标志。
②读空状态的判别：当写地址指针等于读地址指针，并且i=j时，产生空标志。
由于空／满标志位产生的结构图对称，故本文只给出满标志位产生的结构图，如图2所示。其中，主数i为写地址指针遍历的圈数，计数j为读地址指针遍历的圈数。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/191924.htm
从图2中可看出，地址指针转换为格雷码后，经过检测和计数环节，将读写地址和读写指针遍历的圈数分别送入比较器进行比较，从而准确地产生满标志位。
3FPGA内部软异步FIFO设计
本设计中FPGA采用的是Xilinx Spartan3系列中的XC3S400PQ208。内部有56 Kb的分布式RAM和288 Kb的RAM，以及4个DCM(数字时钟管理器)单元，为系统提供独立的读写时钟频率。可以利用这些资源在FPGA内部实现异步FIFO模块。本文采用 VHDL语言对双端口RAM的读写操作进行编程，实现FPGA内部软FIFO的设计。部分读写双端口RAM和空／满标志位的判断源程序如下：
4 系统仿真
如果系统的读时钟频率大于写时钟频率，就有可能出现读空的情况；如果系统的写时钟频率大于读时钟频率，就可能出现写满的情况。在实际系统中，一般都设置写时钟频率大于读时钟频率，故本文只考虑后一种情况。
评论