Xilinx fifo研究总结

    最近数据缓存方面用到了较多的fifo，发现Xilinx的fifo的depth、rdcnt、full flag等参数的时序会因为fifo的种类（standard or fwft）、时钟（dc or single）、位宽（same or not）等，因此写文章记录一下，方便以后查看。先说说自己的结论吧，主要是以下几点：

1，full、empty信号变化会因为情况不同而不同，但有两点是所有的情况都一样的：a，full信号拉高，会延迟最后一个写使能信号拉高；b，empty信号拉高，会延迟最后一个读使能信号拉高。因此，如果empty作为读信号或者full作为写信号，赋值时必须无延迟。

2，fifo复位后，需要隔2~3个周期才能操作，当然更长也可以。

3，任何模式下，写计数与写时钟对齐，读计数与读时钟对齐。双时钟时，写计数延迟2个时钟变化；单时钟时，写计数延迟1个时钟变化。值得注意的是，在fwft模式下，读计数会比实际少2，写计数也会在开始正常的情况下然后变得比实际少2，因此，在fwft模式下用读计数作为触发条件时需要比实际少2，写计数最好不要作为触发条件。

4，当位宽不一致时，a，写8位，读16位，写第一个为h‘01，第二个为h‘02，那么读第一个则为h'0102；b，写16位，读8位，写第一个为h'1234，那么第一个读为12，第二个读为34。

5，非常重要，xilinx fifo的大坑，对于异步fifo，即使两边的时钟频率一样，也最好不要采用“非空就读”的策略，因为这样虽然你的数据不会丢，但是可能会不连续；同样设计的fifo最好预留足够的空间，因为当读写同时发生时，空间不足时full信号会莫名拉高，导致你写失败。

   情况1：a，时钟，写为20M，读为25M；b，位宽，读写一样；c，标准fifo。d，深度，设置512，但是此时xilinx的实际深度为511，没明白。从下图可以看出，fifo在复位信号（黄箭头）释放后，满信号（蓝箭头）会等待三个写时钟（红箭头）后在释放，即此后才可以操作fifo。当然fifo在复位时是满还是空是可以设置的，且释放等待时间也不一定，只是需要注意复位后，一定要等待几个时钟再去操作fifo。

    如下图所示，写计数wrcnt在第一个写使能后，延迟两拍写时钟才变为1，而读计数rdcnt和空信号则在延迟7拍读时钟才变正确。

如下图所示，满信号会在写完最后一个数后延迟一个wrclk拉高，因此写程序时不要用full flag去作为写使能的条件，这样会导致最后一个值写不进去（当然，如果直接将full flag不通过寄存的方式赋值给写使能信号，也是可以的）。

再看看读过程，读使能信号拉高后，数据延迟一个读时钟出来。读计数延迟两个读时钟。满信号在7个读时钟后才拉低。

同理，空信号也会在读完最后一个数后，延时一个读时钟拉高，因此不要用空信号作为读使能依据时，需要通过组合电路，不能寄存，否则会多读一次。

 

 

 

情况2：在1的基础上，将标准形式改为fwft形式。此时设置512深度，但xilinx例化的fifo实际为513，不是太明白。此种情况与情况1相比，主要有两点不同，a，读数据不会延迟一个读时钟输出；b，读计数rdcnt会比实际少2，不太明白，即使fwft模式下看做已经读了一次，也应该比实际少1。

 

 

情况3：在2的基础上，将写数据位宽改为8，深度改为1024，读数据改为16，深度为512，但Xilinx例化时写实际深度为1027，读深度为513。此种情况下，需要注意的点：数据排列，比如第一个数为hex01，第二个数为hex02，则读出来的为hex0102。

 

 

情况4：在3的基础上，将fwft改为标准形式，此时xilinx例化的实际写深度为1023，读深度为511。此种情况与情况1基本一样。

 

 

情况5：在情况情况4的基础上，将读写位宽都改16位，时钟改为单时钟。此时Xilinx实际例化深度为512。此种情况，计数只延迟一个时钟输出，空信号、满信号号变化也只延迟一个时钟。

 

 

情况6：在情况5的基础上，将标准形式fifo改为fwft。此种情况下实际例化深度为514。此种情况除了空信号会在写第一个数延迟3拍拉低，别的一样。