同步FIFO之VHDL描述(1)作者：skycanny时间：2007-09-2816:09:38来自：skycanny的笔记浏览次数：1601文字大小：【大】【中】【小】同步FIFO之VHDL描述同步FIFO的意思是说FIFO的读写时钟是同一个时钟，不同于异步FIFO，异步FIFO的读写时钟是完全异步的。同步FIFO的对外接口包括时钟，清零，读请求，写请求，数据输入总线，数据输出总线，空以及满信号。下面分别对同步FIFO的对外接口信号作一描述：1．时钟，输入，用于同步FIFO的读和写，上升沿有效；2．清零，输入，异步清零信号，低电平有效，该信号有效时，FIFO被清空；3．写请求，输入，低电平有效，该信号有效时，表明外部电路请求向FIFO写入数据；4．读请求，输入，低电平有效，该信号有效时，表明外部电路请求从FIFO中读取数据；5．数据输入总线，输入，当写信号有效时，数据输入总线上的数据被写入到FIFO中；6．数据输出总线，输出，当读信号有效时，数据从FIFO中被读出并放到数据输出总线上；7．空，输出，高电平有效，当该信号有效时，表明FIFO中没有任何数据，全部为空；8．满，输出，高电平有效，当该信号有效时，表明FIFO已经满了，没有空间可用来存贮数据。使用VHDL描述的FIFO将以上面的接口为基础，并且可以参数化配置FIFO的宽度和深度。先把对外接口描述出来吧。-----------------------------------------------------------------------------------------------------------Designer:skycanny--Date:2007-1-29--Description:SynchronousFIFOcreatedbyVHDLlibraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;useieee.std_logic_arith.all;entitysfifoisgeneric(width:positivedepth:positive);port(clk:instd_logic;rst:instd_logic;wq:instd_logic;rq:instd_logic;data:instd_logic_vector(width-1downto0);q:instd_logic_vector(width-1downto0);empty:outstd_logic;full:outstd_logic);endentitysfifo;-----------------------------------------------------------------------------------------------------------同步FIFO内部通过控制电路和RAM实现，控制电路主要包括写指针管理电路，读指针管理电路，以及FIFO状态判断电路，对于同步FIFO来讲，读和写的指针管理电路实际上就是二进制计数器。现在的FPGA都具有BlockRAM，通过VHDL描述可以对其进行调用，为了能够实现任意深度和宽度的FIFO，那么在用VHDL描述RAM的时候需要使用generic使得RAM的调用能够参书化。同样，对于读写指针计数器，也需要参数化的描述方法。下面主要对FIFO的状态判断如何判断进行一些说明。假设宽度任意而深度为8的FIFO，当读指针read_pointer和写指针write_pointer的值一样的时候，很显然，这时FIFO的状态为空。比较麻烦的是对FIFO是否已经满的状态的判断，因为存在两种情况，第一种情况时写指针write_pointer比读指针read_pointer大，比如writer_pointer=7而read_pointer=0，还有一种情况时写指针writer_pointer比读指针read_pointer小，比如writer_pointer=2而read_pointer=3。由于读写电路在循环的读写RAM，所以在上面的两种情况下FIFO实际上都已经满了。那么如何对读写指针的判断比较容易的得出FIFO已经满了，同时这样的判断电路还要容易参数化？第一种情况下，write_pointer–read_pointer=7，实际上就是FIFO深度减一，第二种情况下，(write_pointer+8)–read_pointer=7,也是FIFO深度减一。从上面的讨论就可以很容易进行判断FIFO状态了，假设FIFO的深度用depth表示，则FIFO状态判断用伪码表示如下：1．Empty状态判断：Ifwriter_pointer=read_pointerFIFOisempty;ElseFIFOisnotempty;Endif;2.Full状态判断：Ifwriter_pointer>read_pointerIfwrite_pointer–read_pointer=depthFIFOisfull;ElseFIFOisnotfull;Endif;ElseIfwrite_pointer–read_pointer=1FIFOisfull;ElseFIFOisnotfull;Endif;Endif;下面的框图主要描述同步FIFO的内部结构，画出框图有助于对电路结构的理解，同样也有助于RTL代码的编写今天就先写到这里吧，大家有什么问题和意见可以提出来，以便我及早的发现问题，不要等到要写代码的的时候才发...
