本文首先對異步 FIFO 設(shè)計的重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行分析
最后給出詳細(xì)代碼
一、FIFO簡單講解
FIFO的本質(zhì)是RAM， 先進(jìn)先出
重要參數(shù)：fifo深度（簡單來說就是需要存多少個數(shù)據(jù)）
fifo位寬（每個數(shù)據(jù)的位寬）
FIFO有同步和異步兩種，同步即讀寫時鐘相同，異步即讀寫時鐘不相同
同步FIFO用的少，可以作為數(shù)據(jù)緩存
異步FIFO可以解決跨時鐘域的問題，在應(yīng)用時需根據(jù)實(shí)際情況考慮好fifo深度即可
本次要設(shè)計一個異步FIFO，深度為8，位寬也是8.
代碼是學(xué)習(xí)Simulation and Synthesis Techniques for Asynchronous FIFO Design Clifford E. Cummings, Sunburst Design, Inc.這篇文章的，
百度搜搜很容易找到，雖然是英文的但是寫的確實(shí)值得研究。
下面我會對設(shè)計的要點(diǎn)進(jìn)行分析，也是對自己學(xué)習(xí)過程的一個總結(jié)，希望能和大家交流共同進(jìn)步。
二、設(shè)計要點(diǎn)解析
1、讀空信號如何產(chǎn)生？寫滿信號如何產(chǎn)生？
讀空信號：復(fù)位的時候，讀指針和寫指針相等，讀空信號有效（這里所說的指針其實(shí)就是讀地址、寫地址）
當(dāng)讀指針趕上寫指針的時候，寫指針等于讀指針意味著最后一個數(shù)據(jù)被讀完，此時讀空信號有效
寫滿信號：當(dāng)寫指針比讀指針多一圈時，寫指針等于讀指針意味著寫滿了，此時寫滿信號有效
我們會發(fā)現(xiàn) 讀空的條件是寫指針等于讀指針，寫滿的條件也是寫指針等于讀指針，到底如何區(qū)分呢？
解決方法：將指針的位寬多定義一位
舉個例子說明：假設(shè)要設(shè)計深度為 8 的異步FIFO，此時定義讀寫指針只需要 3 位（2^3=8）就夠用了，
但是我們在設(shè)計時將指針的位寬設(shè)計成 4 位，最高位的作用就是區(qū)分是讀空還是寫滿，具體理論 1 如下
當(dāng)最高位相同，其余位相同認(rèn)為是讀空
當(dāng)最高位不同，其余位相同認(rèn)為是寫滿
知道這個理論就萬事大吉了嗎？重點(diǎn)來啦
由于我們在設(shè)計中判斷是讀指針是否等于寫指針的時候，用的是讀寫指針的格雷碼形式（為什么用格雷碼后面解釋），此時若用上面的理論1就會出問題，
因?yàn)楦窭状a是鏡像對稱的，若只根據(jù)最高位是否相同來區(qū)分是讀空還是寫滿是有問題的，詳情我會慢慢說，請看圖 1
綠色框起來的是0--15的格雷碼，用紅線將格雷碼分為上下兩部分
通過觀察格雷碼相鄰位每次只有1位發(fā)生變化，且上下兩部分，除了最高位相反，其余位全都關(guān)于紅線鏡像對稱，
7 --> 8 ，格雷碼從 0100 --> 1100 ,只有最高位發(fā)生變化其余位相同
6 --> 9 , 格雷碼從 0101 --> 1101 , 只有最高位發(fā)生變化其余位相同
以此類推，為什么要說鏡像對稱呢？
試想如果讀指針指向 8，寫指針指向 7 ，我們可以知道此時此刻并不是讀空狀態(tài)也不是寫滿狀態(tài)
但是如果在此刻套用理論 1 來判斷，看會出現(xiàn)什么情況，我們來套一下
7的格雷碼與8的格雷碼的最高位不同，其余位相同，所以判斷出為寫滿。這就出現(xiàn)誤判了，同樣套用在 6 和 9，5 和 10等也會出現(xiàn)誤判。
