11.1~11.2双端口RAM(报错复盘，一些理解（循环，阻塞非阻塞），三目运算符解决使能端）

双端口RAM

分别用于读写数据，同时进行

当读使能端有效时可以读出来数据

当写使能端有效时可以覆写数据

读写并行操作

报错

1.reg必须在always里

这个不能assign,因为reg型不能assign，单端口的那个可以assign是因为其定义为了wire型，就不在always里进行，而是在运算后输出时用的，所以可以assign

这里定义成了reg，那么赋值就一定要写在always里

2.多个else if的操作覆盖

这个不能得到正确输出是因为，一个if里只能执行一次，即即使有多个else if，且都满足，也只进行一个判别条件里的（靠近顶层的），就是说如果读写信号都有效，也只会进行写操作，而屏蔽掉读操作，所以就会出问题，导致一直读不出来

解决方式就是把读和写分在两个always里，保证不会因为else if只会执行一个，而使另一个被屏蔽掉

3.未知情况的完善缺陷

只是这样依然会得不到期望的输出，2的情况是一直读不出来，即输出信号一直是0

3的情况是，由于没有对读使能端情况的完善，即只在读为1时，才会对输出信号做出修改，但是却没有说读为0时该怎么做，就会导致，在读为0时，锁存上一个读为1时读到的信号，这样就会导致在不想读时，一直输出有信号的读信号，就会出错，得不到预期的波形

解决方法就是完善各种使能端的情况，当读使能端为0时，就要把读的输出信号置0

对于写使能，写的功能就是改变RAM内部数据值

当为1时，进行覆写；为0时，保持原状态（可写可不写，但必须明白这种情况的处理是这样的）；

对于读使能，功能就是改变读信号，读出信号

当为1时，进行读；为0时，显然不希望之前的信号依然保存，所以要进行置0操作（这时就必须要额外写）

补充：对于2的另一种解决方法

还是在一个always里，只不过不用else if了，就用if，保证每次都会对if里的条件进行判断，简便，但是在互斥事件时，会浪费一定的不必要的判定时间，但是对独立的事件，就是必要的

其他

本例中的阻塞与非阻塞

这里面用阻塞赋值，即=可行，是因为状态的转移不涉及上一个状态，所以可以直接改变

而读写时，也是可以直接读出想写的内容，而不是之前写的内容，即读写和原来写的是什么无关

关于循环

要用循环，就要定义integer量，integer不能综合，只是用来循环，简化代码

这里的循环就是用来初始化，简化代码用的，无法综合，因为没有元件符合，只是用来简化代码长度而诞生的，初始化的本质逻辑还是逐个赋0，即

如果有128个寄存器，就需要128行，而循环无所谓深度多少

另一种实现思路

由于使能端只能是0或1，所以用三目运算符可以简单清晰，明了的表示出各种情况及方法，不重不漏。

读写分离always,两个三目运算符考虑两个使能端的各种情况

同步FIFO

就是说读使能时，返回队头；不读，则返回0；

写使能时，如果不满，就接着写，满了，就让队头出，写在队尾；不写，保持原态；

空信号，是读的时候空，对写没影响，即往后写，但是改变读的结果，为0；

满信号，是写的时候满，对读没影响，即一直读队头，但是改变写的模式；

但是注意，这里的读出，就是取出队列，即读一个取一个；

根据双口RAM实现FIFO

双端口实现

深度即寄存器数量，位宽为WIDTH

对组地址信号的位宽，为深度对2取对数，向上取整

电路功能

FIFO

空满状态的判断

统计队列内部数据数量的计数器CNT，并根据计数器的大小判断空满状况。

如果CNT==0,则空，如果CNT==深度，则满

读写同时进行时，计数器数值不变；写入时，CNT+1;读出时，CNT-1;

这里是声明读写地址，以及队列深度的计数（采用二进制）

关于位宽

常见的两种含义，第一种的位宽用于数据结构的定义，第二种用于数据结构内部数据特性、大小的定义

一是位宽代表个数

即有多少位宽，就意味有几个数据

队列定义，寄存器堆定义，数组定义，都是这个意思，即[n-1:0],从0拉到n-1，表示这个数据结构里有n个数据，一位就代表了一个数据单元

用来统筹管理数据的记录情况

二是代表实际大小

即用于实际计数，内部存储超过2的数据，表示数据，存储大的数据都是这种方式，位宽越大，表示这个数据越大，就代表一个实际的、实在的数据，采用的二进制计数，位宽就是用的几位二进制来记录

地址信号的定义，队列长度计数，分频器信号的计数，都是这个意思，其都是代表的一个数据

读写地址的确定

写功能，得到写的地址，

首先要写使能为1，接着判断是否满了，如果满了，地址就不动了，即指向队尾；不满，就让地址往后+1

读功能，得到读取元素的地址

首先要读使能为1，接着判断是不是为空，为空，则输出'0，即当前队列没有元素可以读出来;不为空，则地址往后+1，表示当前这个地址已经读出来了

注意，这里就是一定要用非阻塞赋值了，即等到这个电路功能都实现了再变化

因为此时后续的操作，都需要当前指针（即此时的waddr,raddr)所指向的地址，如果这时候更新，就访问不到了，所以需要在都结束后再更新

当前队列长度的确定

这个就是只取一个else if，即同一状态向后的不同分支，只取一个

当又读又写的时候，长度不变

读的时候，长度减1；写的时候，长度+1；

未知情况，保持不变

满空判断

实例化，以双端RAM实现FIFO

需要注意，如果能写而且还没满，就可以实际接着往下写，但是如果能写但是已经满了，就不接着往后写了；读也是这样

想的是，先一直写，然后读，这时候队列长度就减小了，还可以接着往里面写，但是写指针却没有动，所以就会导致越界

一种可能的思路是，它要读就一直读，直到读到空；要写就一直写，直到写到满；

主要就是读的时候，如果读，就一直读，全部读完，而不是读一部分，使其有剩余

那么FIFO的使用方式就是

`timescale 1ns/1ns
/**********************************RAM************************************/
module dual_port_RAM #(parameter DEPTH = 16,
					   parameter WIDTH = 8)(
	 input wclk
	,input wenc
	,input [$clog2(DEPTH)-1:0] waddr  //深度对2取对数，得到地址的位宽。
	,input [WIDTH-1:0] wdata      	//数据写入
	,input rclk
	,input renc
	,input [$clog2(DEPTH)-1:0] raddr  //深度对2取对数，得到地址的位宽。
	,output reg [WIDTH-1:0] rdata 		//数据输出
);

reg [WIDTH-1:0] RAM_MEM [0:DEPTH-1];

always @(posedge wclk) begin
	if(wenc)
		RAM_MEM[waddr] <= wdata;
end 

always @(posedge rclk) begin
	if(renc)
		rdata <= RAM_MEM[raddr];
end 

endmodule  

/**********************************SFIFO************************************/
module sfifo#(
	parameter	WIDTH = 8,
	parameter 	DEPTH = 16
)(
	input 					clk		, 
	input 					rst_n	,
	input 					winc	,
	input 			 		rinc	,
	input 		[WIDTH-1:0]	wdata	,

	output reg				wfull	,
	output reg				rempty	,
	output wire [WIDTH-1:0]	rdata
);
    wire                    wenc;
    reg [$clog2(DEPTH) : 0] waddr;
    reg [$clog2(DEPTH) : 0] raddr;

    always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
        if (!rst_n) begin
            wfull <= 'd0;
            rempty <= 'd0;
        end
        else begin
            wfull <= waddr == raddr + DEPTH;
            rempty <= waddr == raddr;
        end
    end
    
    assign wenc = winc && !wfull;
    assign renc = rinc && !rempty;

    always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
        if (!rst_n) 
            waddr <= 'd0;
        else if (wenc)
            waddr <= waddr + 'd1;
    end
    
    always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
        if (!rst_n) 
            raddr <= 'd0;
        else if (renc)
            raddr <= raddr + 'd1;
    end
    
    
    dual_port_RAM #(.DEPTH (DEPTH),
                    .WIDTH (WIDTH))
    dual_port_RAM (
        .wclk  (clk  ),
        .wenc  (wenc ),
        .waddr (waddr),
        .wdata (wdata),
        .rclk  (clk  ),
        .renc  (renc ),
        .raddr (raddr),
        .rdata (rdata)
    );

endmodule

输入信号里有时钟信号，复位信号，读写使能信号，输入信号，

输出信号里有满信号，空信号，输出的队头信号

输入的时候，就写使能打开，然后

同步FIFO是说读写的时钟是一致的

异步FIFO

第一部分是双口RAM，用于数据的存储

第二部分是数据写入控制器

第三部分是数据读取控制器

第四部分是读指针同步器

使用写时钟的两级触发器采集读指针，输出到数据写入控制其

第五部分是写指针同步器

比较空满，采用格雷码的比较来产生

格雷码是循环编码，