FPGA——fifo 以及几个信号的理解

本文详细介绍了在Quartus II中使用MegaFunction FIFO时,如何正确理解和使用wrusedw与rdusedw信号。当FIFO写满或读空时,这两个信号的特殊行为及其在实际应用中的注意事项。

Altera provides FIFO functions through the parameterizable single-clock FIFO(SCFIFO) and dual-clock FIFO (DCFIFO) megafunctions
在这里插入图片描述
用Quartus II的MegaFunction中的FIFO时,通常会用到wrusedw或rdusedw这两个信号,前者标志当前FIFO已经被使用了多少Word,后者表示当前FIFO还有多少Word可供读取。需要注意的是,若在二者已经达到了最大值时继续进行相应的读写操作,则二者均会溢出,并非保持最大值或某一数值。例如:设置FIFO有16个Word,则二者均有4位(4位二进制数刚好可以表示16个数值),假设现在只写不读,则当wrusedw等于15时,FIFO已经写满,此时若继续写入数据,则wrusedw在下一个有效时钟边沿到来时,会等于0,而并非保持15这个数值。相应的,在该FIFO中读数时,若rdusedw等于0后仍然继续读数,则下一个有效时钟边沿到来时,rdusedw会等于15而并非保持0。
建议在使用二者的数值作为条件时,设定一个范围。

### 解决FPGAFIFO多驱动使能信号冲突的方法 在FPGA设计中,当多个模块试图同时控制同一个FIFO的使能信号时,容易导致竞争和冲突问题。这种情况不仅会影响数据流的一致性和完整性,还可能导致系统不稳定甚至崩溃。以下是针对此问题的具体解决方案及其原理分析。 --- #### 1. 使用中央仲裁器管理使能信号 为了协调来自不同模块的竞争请求,可以通过引入一个中央仲裁器来统一管理和分配FIFO的写/读使能信号。该仲裁器可以根据预定义的优先级策略或其他动态条件决定哪个模块当前有权访问FIFO资源。 - **优点**: 中央仲裁器能够有效地避免多个模块同时启用同一FIFO的情况,从而消除潜在的冲突。 - **实现方式**: - 定义一组握手协议(如 `request` 和 `grant`),允许各模块向仲裁器发送请求,并等待授权后再操作FIFO[^3]。 - 当某个模块获得权限后,其对应的使能信号会被激活,其余模块则保持禁用状态直到下一轮调度完成。 ```verilog // 示例代码:简单轮询型仲裁器 module arbiter ( input wire [N-1:0] req, // 请求信号数组 output reg grant // 授权信号 ); reg [N-1:0] granted; always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if (!rst_n) begin granted <= 0; grant <= 0; end else begin for (int i = 0; i < N; i++) begin if (req[i]) begin granted <= {granted[N-2:0], granted[N-1]}; break; end end grant <= granted[0]; end end endmodule ``` --- #### 2. 基于优先级的静态分配方案 另一种常见的做法是为每个可能驱动FIFO使能信号的源指定固定的优先级顺序。这样做的好处是可以快速响应高优先级的任务需求,而不必依赖复杂的实时协商机制。 - **注意事项**: 虽然这种方法易于实现,但在极端负载条件下可能会造成低优先级任务长期得不到服务的现象——即所谓的“饥饿”问题[^3]。 --- #### 3. 动态调整读写速率以缓解压力 除了直接解决使能信号层面的冲突外,还可以尝试从源头减少争用的可能性。例如,通过监控FIFO的状态参数(如填充水平或空闲标志位),适时调节上游生产者与下游消费者的吞吐率平衡关系。 - **具体措施**: - 对于写端口而言,在接近满载之前适当降低提交频率; - 类似地,对于读端口来说,则应在即将耗尽存量前加快提取步伐[^3]。 这种方式虽然不能完全杜绝所有类型的干扰事件发生,但却能够在一定程度上减轻它们的影响程度。 --- #### 4. 利用双端口RAM构建隔离缓冲区 如果上述几种手段都无法满足应用场合的要求的话,那么考虑采用更高级别的架构改造也不失为一种可行的选择之一—比如利用双端口随机存储器(Dual Port RAM)代替传统意义上的单一队列结构形式。这样一来就可以让不同的实体分别独立地对其进行存取操作而互不影响了。 不过需要注意的是,这样做必然会增加额外的成本开销以及复杂度提升等问题需要权衡考量清楚才行[^1]。 --- ### 总结 面对FPGA环境下可能出现的FIFO多路使能信号相互干扰状况时,我们既可以借助专门设计好的仲裁逻辑来进行精确调控;也可以采取灵活变动的工作节奏安排办法加以规避;必要时候甚至还应当重新审视整个体系框架布局是否存在改进空间等方面进行全面评估决策。 ---
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值