Normal synchronous FIFO mode 和 Show-ahead synchronous FIFO mode

Posted 2020-08-09 aslmer

FIFO是先进先出，可以用fifo来处理跨时钟域的数据传输问题，用到的地方特别多，一定要搞会。

在学习调用fifo的IP核中发现有normal synchronous FIFO mode 和 Show-ahead synchronous FIFO mode这两种模式，就研究一下。

研究 IP 核最方便的方式就是用 modesim 仿真一下，这样关系就会很明了。

下面的两幅图是我用 Time_Gen 软件自己总结画的，并不是 modesim 的仿真图。

假定存入fifo的第一个数是01，第二个数是02，第三个数是03，以此类推。。。

clk是读时钟，rd是读使能，q是fifo的数据输出端

normal mode,只有在读使能信号有效的时候，才会在读时钟上升沿来的时候输出第一个数01。

Show-ahead 模式的输出要比 normal 模式的输出早一拍，意思是只要FIFO中有数据，他就会把第一个数据输出，

当第一个读使能信号来的时候，则会在读时钟上升沿的时候输出第二个数据02。

 

                          Normal mode                                                     Show-ahead mode

既然二者的区别是数据输出相差一拍，因此在设计 fifo 的时候就要根据不同的模式进行设计

下面举个例子，该代码实现了100Mhz 与 80Mhz 不同时钟域的数据传输问题

因为不同时钟域的频率不同，在进行数据传输的时候如果不进行处理必然会有数据丢失

FIFO 可以缓存数据，因此我们可以先把数据放在 fifo 里，再进行传输

当fifo中的数据 resudw>=某个数的时候，就不允许往 fifo 中写入数据，当 FIFO 空的时候也不允许再读数据。

module fifo(
             rst_n ,
            clk_in ,    //100Mhz ，fifo写时钟
            data_in ,   //输入的数据
            data_in_vld,//输入数据有效指示信号

            clk_out  , //80Mhz ，fifo读时钟
            data_out , //输出的数据
            data_out_vld,//输出数据有效指示信号
            b_rdy       //当为高，表示可以接收从fifo中读的数据，反之则不行

                            );

input rst_n ,clk_in,clk_out,b_rdy;
input [15:0] data_in ;
input  data_in_vld ;
output[15:0] data_out    ;
output[15:0] data_out_vld;
reg wr_ff0;
wire wr_ff1;
wire[15:0] q;
reg[7:0] data_out;
reg data_out_vld;
reg rd_ff0;
wire   rdempty ;    
wire   wrfull ;
wire[5:0]   wrusedw;
//调用IP核生成位宽为16 位，深度为64的FIFO, Show-ahead模式
 my_fifo  u1_fifo(
                  .data (data_in), 
                  .rdclk(clk_out),
                  .rdreq(rd_ff0),
                  .wrclk(clk_in),
                  .wrreq(wr_ff1),
                  .q    (q),
                  .rdempty(rdempty),
                  .wrfull (wrfull ),
                  .wrusedw(wrusedw)
                );
//----------------------------------------------------------------------
//写满保护
                always  @(*)begin
                    if(wrusedw>=61) begin
                        wr_ff0<=0;
                    end
                    else
                        wr_ff0<=1;
                end
               assign wr_ff1 = (data_in_vld && wr_ff0)?1\'b1:1\'b0;

//rd_ff0
always  @(*)begin
    if(b_rdy==1&&rdempty==0 )begin
        rd_ff0<=1;
    end
    else
        rd_ff0<=0;
end
//------------------------------------------------------------- 
//如果是Show-ahead 模式入，此时data_out与data_out_vld是对齐的
//如果是normal 模式，则需要将rd_ff0在多打一拍，然后将rd_ff1值给data_out_vld才能对齐

always  @(posedge clk_out or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1\'b0)begin
        data_out<=0;
    end
    else begin
        data_out<=q;
    end
end

always  @(posedge clk_out or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1\'b0)begin
        data_out_vld<=0;
    end
    else begin
        data_out_vld<=rd_ff0;
    end
end

endmodule

 文章出处：http://www.cnblogs.com/aslmer/p/5872412.html