FPGA之FIFO设计(一)

本文介绍了FPGA中解决时钟域同步问题的关键组件——FIFO,包括同步FIFO和异步FIFO的概念及应用场景。重点讨论了异步FIFO在检测空满状态时面临的挑战,如时钟同步和亚稳态问题,并提出了通过双采样减少亚稳态的方法。此外,还提及了空满标志的三种检测方法:相减比较法、区间比较法和四象限法,为FPGA设计者提供了实用的技术指导。

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         在一个FPGA系统中,如果有多个时钟,那么数据间的同步就是一个很大的问题。为了解决这一个问题,我们就可以使用FIFO。FIFO就可以缓存不同系统之间的数据。

         FIFO可以分成同步FIFO和异步FIFO。同步FIFO就是指读和写是同一个时钟的,异步的就不是一个时钟周期的。FIFO就可以应用于不是同一个时钟域内但是数据吞吐量不同。异步FIFO就是时钟不同,相比之下其实就是同步FIFO只有一个时钟,异步时钟有两个时钟。

更详细的图为:

FIFO的空满逻辑逻辑的检测:难点在于异步时钟域的信号要准确同步到本地时钟而不产生毛刺,以及亚稳态问题。

为了消除亚稳态,可以对异步时钟信号进行连续两次的采样,那么亚稳态就会降到接近于0。

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