FIFO设计中的注意问题与技巧

FIFO存储器：

• FIFO( First In First Out)简单说就是指先进先出。由于微电子技术的飞速发展，新一代FIFO芯片容量越来越大，体积越来越小，价格越来越便宜。作为一种新型大规模集成电路，FIFO芯片以其灵活、方便、高效的特性，逐渐在高速数据采集、高速数据处理、高速数据传输以及多机处理系统中得到越来越广泛的应用。
• 在系统设计中，以增加数据传输率、处理大量数据流、匹配具有不同传输率的系统为目的而广泛使用FIFO存储器，从而提高了系统性能。FIFO存储器是一个先入先出的双口缓冲器，即第一个进入其内的数据第一个被移出，其中一个存储器的输入口，另一个口是存储器的输出口。对于单片FIFO来说，主要有两种结构:触发导向结构和零导向传输结构。触发导向传输结构的FIFO是由寄存器阵列构成的，零导向传输结构的FIFO是由具有读和写地址指针的双口RAM构成。
• FIFO端信号功能分析及应用
• data信号： 数据输入端口
• q:数据输出
• wrreq : 写使能信号
• rdreq:读使能信号
• wrclk:写时钟
• rdclk:读时钟
• wrfull:写满溢出指示
• rdfull:读完无数据指示
• wrempty:写数据为空指示
• rdempty:读数据为空，为0时读使能有效
• wrusedw:当下存储了多少个数据
• rdusedw:与wrusedw值总是相同的，并不是两者相互独立。

异步FIFO相较于同步FIFO来说，功能更为强大，可以实现跨时钟域的数据同步，但是其占有资源较大，若不是非必要情况下，选择同步FIFO。
FIFO中的读写使能使用组合逻辑产生而尽量不要使用时序逻辑，会造成数据的读写混乱，例

问题如上图所示，当第7个时钟上升沿时，empty信号已经拉高，但是rdreq信号由于是时序逻辑，其在第七个时钟采到的empty依然为1，接着产生了读使能，这显然是错误的。
正确的应为下图所示：

读写隔离原则：
读侧信号与写侧信号不能混用。
例：写侧的din_data写入FIFO时，其中包文包括了200个字节，使用din_vld作为读写使能，有可能出现读写不同步，因为你存入时就是你读出时；也有可能来了个短包文，存储完立马来了长包文，那么此时到底是写还是读？
长包文未读完，来了短包文，此时FIFO就不知道如何处理。
读写两侧应使用独立信号而不是互连信号。
保持数据的同步
如果某个读写信号与数据不同步，那么先处理同步，使其输入什么就输出什么，不然数据会发生错误。
例一
读信号比输出Q超前一个甚至多个时钟周期，此时的处理方式应为：给rdreq加D触发器，打相应的拍数，使得与数据信号同步。
例二
其他信号由于种种原因，比输出数据慢一个甚至多个周期，此时赢将输出数据送入D触发器，等待相应周期后同步即可。
为什么不使用后退超前信号的方法？
有些信号可以退，但是有些信号在一定条件下已经退无可退，而用触发器就可以使信号同步，并且没有加无可加这个说法，数据始终可以保持同步和稳定。
FIFO的仿真
生成IP核之后，将altera_mf.v 、test_fifo、my_fifo1.v 、fifo1.v这几个文件添加到仿真中方可进行仿真，其中altera_mf.v 是库文件，里面包含了生成FIFO所用的模块函数等；test_fifo是测试文件，my_fifo是编写好的FIFO逻辑模块，而fifo1.v则是IP核生成的文件。
FIFO设计要考虑的问题如下