异步FIFO的笔记:深度、格雷码

FIFO的设计关键在于：亚稳态的消除和空满标志的判断；

只要不是空，就可以读，只要不是满，就可以写；

使用gray码进行编码，如何判断异步FIFO空满？是否有漏洞？ - 知乎 (zhihu.com)

【FIFO漫谈】异步FIFO·格雷码与跨异步 - 知乎 (zhihu.com)

 

异步FIFO相对于同步FIFO最大的不同：考虑到多个时钟域的处理。

这导致了读写指针处于不同的时钟域，计算起来更加复杂了。

因为读写指针处于不同时钟域，我们常会遇到这个问题：即读写指针可能会被对方”追上“的问题；

为了解决这个问题，我们需要加入标志信号来解决，这个标志信号一般位于指针的MSB，用于表示回折次数，所以实际上地址指针的位宽需要比实际大一位；

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指针

写000 读000

写满：写1000 读000 输出满

读1 ：写1000 读001 低位不等，满信号拉低

读空：写1000 读1000：输出空

写1：回折拉低

　　  写0000 读1000

读1   写0000 读0000 输出空；

回折拉高，低位对齐：输出满；

全部相等：输出空；

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格雷码

但，这个时候仍有问题，即向不同的时钟域传递信息存在着亚稳态的问题。

这个时候需要引入格雷码；

格雷码连续位的变化只改变一位，能够减小亚稳态出现的概率；

简便的格雷码转换方法：

右往左异或；

格雷码的编码方式使得他的空满信号判断和二进制计数有差异，

其中空信号判断相同：全等，而满信号判断要复杂很多：

需要满足：MSB不同，次高位不同，其他相同。

格雷码作为传递读写指针的编码方式，仅在深度为二次幂的时候生效，这一点在Xilinx FIFO的Config里面有所体现。

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FIFO深度的计算

FIFO深度的计算：

背靠背：传输一段数据结束连续传输下一段数据

基本场景：

depth = burst_length - [(brust_length)/(wclk)]x(rclkx(x/y))

复杂场景：

主体思想：写完一个brust的时间内，能够读走的数据，用brust减去这部分数据的个数就是最小深度。

史上最细的FIFO最小深度计算，（大多数笔试题中都会涉及）_fifo最小深度计算公式-CSDN博客

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