异步FIFO Verilog代码注释分析

近日复习数字电路设计,遇到异步FIFO的问题。
在百度找到相关代码,阅读理解后,写出注释,方便自己今后查阅以及迅速理解;同时在此分享,以便广大读者查阅。
并,感谢分享者的无私精神!

此异步FIFO,深度256,宽度8;
类似数组,以数组举例:深度256,表示数组存放256个数据;宽度8,表示每个数据为8位二进制;

采用格雷码进行空满条件判断,
原因是格雷码相邻的数据只变化一位,可以减少相邻物理信号线同时变化的情况,减少电路串扰的可能,减少电路中的噪声。

注意:
格雷码判空,直接判断读写地址是否相同即可;
格雷码判满,需要满足条件:最高位不同,次高位也不同,其余位必须相同;所以,需要将信号最高2位翻转,其余不变;

module FIFO(Wr_Clk,//write FIFO clock
   nWr,   //write FIFO signal
   Din,   //write FIFO data
   Rd_Clk,//read  FIFO clock
   nRd,   //read  FIFO signal
   Dout,  //read  FIFO data

   Full,  // 1 = FIFO full
   Empty);// 1 = FIFO empty

 input  Wr_Clk, nWr, Rd_Clk, nRd;
 input  [Bsize-1:0] Din;
 output [Bsize-1:0] Dout;
 output Full, Empty;

 reg Full, Empty;
 reg [Bsize-1:0] Buff [Dsize-1:0];//FIFO的存储空间,可看做一块数组
 reg [Asize:0] Wr_Addr_Bin, Rd_Addr_Bin;//写、读地址(二进制)
 //写、读地址(格雷码);用于判断空、满标志;
 //二进制相邻两位,或许需要同时改变多位,而采用格雷码是因为相邻格雷码的转变只改变一位,避免亚稳态发生;
 //因此需要将二进制地址(方便理解)转化为格雷码地址(确保数据安全)
 reg [Asize:0] Sync_Wr_Addr0_Gray, Sync_Wr_Addr1_Gray, Sync_Wr_Addr2_Gray;
 reg [Asize:0] Sync_Rd_Addr0_Gray, Sync_Rd_Addr1_Gray, Sync_Rd_Addr2_Gray;

 wire [Asize-1:0] FIFO_Entry_Addr, FIFO_Exit_Addr;
 wire [Asize:0] Wr_NextAddr_Bin, Rd_NextAddr_Bin;//ASize+1位的地址,最高位用于标志翻转次数,辅助判断空满标志
 wire [Asize:0] Wr_NextAddr_Gray, Rd_NextAddr_Gray;
 wire Asyn_Full, Asyn_Empty;

 parameter
  Dsize = 256, Asize = 8,
  Bsize = 8;//Dsize 表示FIFO的深度(可以存储的数据数量),Asize表示地址位宽,Bsize表示FIFO的宽度(即,数据是几位的)。

////////////这里是对FIFO进行初始化
 initial
 begin
  Full   = 0;
  Empty  = 1;

  Wr_Addr_Bin = 0;
  Rd_Addr_Bin = 0;

  Sync_Wr_Addr0_Gray = 0;
  Sync_Wr_Addr1_Gray = 0;
  Sync_Wr_Addr2_Gray = 0;
  Sync_Rd_Addr0_Gray = 0;
  Sync_Rd_Addr1_Gray = 0;
  Sync_Rd_Addr2_Gray = 0;
 end
////////////////////FIFO数据的写入与输出//////////////////////////////////////
 assign FIFO_Exit_Addr  = Rd_Addr_Bin[Asize-1:0];
 assign FIFO_Entry_Addr = Wr_Addr_Bin[Asize-1:0];

 assign Dout = Buff[FIFO_Exit_Addr];//读数据
 always @ (posedge Wr_Clk)//写数据
 begin
  if (~nWr & ~Full) Buff[FIFO_Entry_Addr] <= Din;
  else              Buff[FIFO_Entry_Addr] <= Buff[FIFO_Entry_Addr];
 end
///////////////////FIFO读写的地址生成器///////////////////////////////////////
 assign Wr_NextAddr_Bin = (~nWr&~Full) ?Wr_Addr_Bin[Asize:0]+1:Wr_Addr_Bin[Asize:0];
 assign Rd_NextAddr_Bin = (~nRd&~Empty)?Rd_Addr_Bin[Asize:0]+1:Rd_Addr_Bin[Asize:0];

 assign Wr_NextAddr_Gray = (Wr_NextAddr_Bin >> 1) ^ Wr_NextAddr_Bin;//二进制转化为格雷码,右移一位并与自己按位异或。
 assign Rd_NextAddr_Gray = (Rd_NextAddr_Bin >> 1) ^ Rd_NextAddr_Bin;

 always @ (posedge Wr_Clk)
 begin
  Wr_Addr_Bin        <= Wr_NextAddr_Bin;
  Sync_Wr_Addr0_Gray <= Wr_NextAddr_Gray;
 end

 always @ (posedge Rd_Clk)
 begin
  Rd_Addr_Bin        <= Rd_NextAddr_Bin;
  Sync_Rd_Addr0_Gray <= Rd_NextAddr_Gray;
 end
///////////////////采用双锁存器把异步信号同步起来/////////////////////////////
 always @ (posedge Wr_Clk)
 begin
  Sync_Rd_Addr2_Gray <= Sync_Rd_Addr1_Gray;//读信号同步到写时钟
  Sync_Rd_Addr1_Gray <= Sync_Rd_Addr0_Gray;
 end

 always @ (posedge Rd_Clk)
 begin
  Sync_Wr_Addr2_Gray <= Sync_Wr_Addr1_Gray;//写信号同步到读时钟
  Sync_Wr_Addr1_Gray <= Sync_Wr_Addr0_Gray;
 end
/////////////////将产生的Full信号和Empty信号同步的各自的时钟域上//////////////
 assign Asyn_Empty = (Rd_NextAddr_Gray==Sync_Wr_Addr2_Gray);
 assign Asyn_Full  = (Wr_NextAddr_Gray=={~Sync_Rd_Addr2_Gray[Asize:Asize-1],
                                          Sync_Rd_Addr2_Gray[Asize-2:0]});//最高的2位取反;格雷码判空,直接比较二者是否完全相同;格雷码判满,必须满足最高位不同,次高位也不同,其余位相同,才满足满的条件;因此将最高的2位翻转,余下不变;

 always @ (posedge Wr_Clk)
 begin
  Full <= Asyn_Full;
 end

 always @ (posedge Rd_Clk)
 begin
  Empty <= Asyn_Empty;
 end
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
endmodule

地址:http://zhidao.baidu.com/link?url=Ewk9bETr4Gd7_K34IX0WwZeJ5y6BgAH2RaxnaJ-5itxVcIyFB4ZCtXGy0MYrP4jhGUEh9eVQMarW2Fp-5RSy8q
感谢分享!

你可能感兴趣的:(Verilog)