fifo_read0

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define FIFO "/tmp/myfifo"
void  my_strupr(char *str)
{
    char *p;
   
    p = str;
    while(*p != '\0' )
    {
        if(*p >= 'a' && *p <= 'z')
        {
            *p = *p-32;
        }
        p++;
    }
}
int main(int argc,char** argv)
{
    char buf_r[100];
    int  fd;
    int  nread;
   
   
    /* 创建管道 */
    if((mkfifo(FIFO,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))
        printf("cannot create fifoserver\n");
   
    printf("Preparing for reading bytes...\n");
    memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));
    /* 打开管道 */
    fd=open(FIFO,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);
    if(fd==-1)
    {
        perror("open");
        exit(1);   
    }
    while(1)
    {
        memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));
       
        if((nread=read(fd,buf_r,100))==-1)
        {
            if(errno==EAGAIN)
                printf("no data yet\n");
        }
        my_strupr(buf_r);
        printf("read %s from FIFO\n",buf_r);
        sleep(1);
    }
    pause(); /*暂停,等待信号*/
    unlink(FIFO); //删除文件
}

``` `timescale 1ns/100ps module spi_read_ctrl( //system signal input clk_in , input clk_out, input rst_i , //cpu signal input rd_en , input rd_cs_flag , output wire [7:0] rd_data , output wire rd_data_valid , //spi bus input spi_miso , output spi_sclk , output [1:0] spi_cs_n , output spi_mosi ); //parameter list //signal list reg rd_en_reg ; reg spi_start ; reg spi_end ; reg cs_flag ; wire [7:0] spi_data_send ; wire spi_send_done ; wire [7:0] spi_data_rec ; wire spi_rec_done ; //fifo reg fifo_read_rd_en ; wire [7:0] fifo_read_dout ; wire fifo_read_full ; wire fifo_read_empty ; wire [9:0] fifo_read_rd_data_used ; wire spi_read_rst; assign spi_read_rst = rst_i ||(!rd_en) ; /////////////////////////////////////////////////////// //code begin /////////////////////////////////////////////////////// always @(posedge clk_in or posedge spi_read_rst) begin if (spi_read_rst) begin rd_en_reg <= 1'b0 ; end else begin rd_en_reg <= rd_en ; end end always @(posedge clk_in or posedge spi_read_rst) begin if (spi_read_rst) begin spi_start <= 1'b0 ; end else if (rd_en&(!rd_en_reg)) begin //rising edge,spi trans start spi_start <= 1'b1 ; end else begin spi_start <= 1'b0 ; end end always @(posedge clk_in or posedge spi_read_rst) begin if (spi_read_rst) begin spi_end <= 1'b0 ; end else if (!rd_en&rd_en_reg) begin //falling edge ,spi trans end spi_end <= 1'b1 ; end else begin spi_end <= 1'b0 ; end end always @(posedge clk_in or posedge spi_read_rst) begin if (spi_read_rst) begin cs_flag <= 1'b0 ; end else begin cs_flag <= rd_cs_flag ; end end always @(posedge clk_out or posedge spi_read_rst) begin if (spi_read_rst) begin fifo_read_rd_en <= 1'b0 ; end else if(fifo_read_rd_data_used>999) begin fifo_read_rd_en <= 1'b1 ; end else if ((fifo_read_rd_data_used<5)|fifo_read_empty) begin fifo_read_rd_en <= 1'b0 ; end else begin fifo_read_rd_en <= fifo_read_rd_en ; end end fifo_generator_read_data_0 fifo_1m_to_50m ( .rst (rst_i), // input wire rst .wr_clk (clk_in), // input wire wr_clk .rd_clk (clk_out), // input wire rd_clk .din (spi_data_rec), // input wire [7 : 0] din .wr_en (spi_rec_done&fifo_read_full), // input wire wr_en .rd_en (fifo_read_rd_en), // input wire rd_en .dout (fifo_read_dout), // output wire [7 : 0] dout .full (fifo_read_full), // output wire full .empty (fifo_read_empty), // output wire empty .rd_data_count(fifo_read_rd_data_used) ); //module inst spi_interface spi_interface_inst1( //system signal .clk (clk_in), .rst (rst_i), //custom signal .cs_flag (cs_flag), .spi_start (spi_start), .spi_end (spi_end ), .data_tx (spi_data_send ), .data_rx (spi_data_rec ), .tx_byte_done (spi_send_done ), .rx_byte_done (spi_rec_done ), //spi bus .spi_miso (spi_miso), .spi_sclk (spi_sclk), .spi_cs_n (spi_cs_n), .spi_mosi (spi_mosi) ); assign rd_data = fifo_read_dout ; assign rd_data_valid = fifo_read_rd_en ; endmodule```分析代码潜在风险
最新发布
03-18
<think>嗯,用户给了一个Verilog代码的模块spi_read_ctrl,需要分析其中的潜在风险。首先,我得仔细看看代码结构,了解各个部分的功能,然后找出可能的问题点。 首先,模块的输入输出信号部分。系统信号有clk_in、clk_out和rst_i,然后是CPU相关的信号,SPI总线信号。接下来是参数和内部信号的声明,之后是多个always块和模块实例化,比如FIFO和spi_interface。 可能的风险点可能涉及跨钟域处理、复位信号的使用、FIFO的正确操作、边沿检测逻辑以及组合逻辑产生的潜在问题。 首先看钟部分。模块中有两个钟,clk_in和clk_out,这可能涉及到跨钟域的问题。比如,在FIFO实例fifo_1m_to_50m中,写钟是clk_in,钟是clk_out,这是一个异步FIFO,但需要确认是否正确处理了跨钟域同步,比如指针同步等。不过用户使用的是fifo_generator_read_data_0,可能依赖于FPGA厂商的FIFO生成器,这可能已经处理好了同步问题,但需要确认参数是否正确,比如深度是否足够,是否使用了正确的同步机制。 接下来看复位信号spi_read_rst,它是组合逻辑生成的,由rst_i或!rd_en驱动。这意味着当rd_en为低,复位有效。这可能存在问题,因为复位信号通常应该是同步释放的,否则可能导致亚稳态。此外,复位信号同用于多个触发器的复位端,如果rd_en异步变化,可能导致复位信号出现毛刺,影响稳定性。 在边沿检测部分,rd_en的上升沿检测是通过rd_en & !rd_en_reg实现的。这种检测方式在钟边沿采样可能存在毛刺,特别是如果rd_en不是同步到clk_in的话。如果rd_en是来自其他钟域的异步信号,这里可能会有亚稳态风险,需要添加同步器。 FIFO的控制逻辑部分,fifo_read_rd_en的生成逻辑。当fifo_read_rd_data_used大于999,置为1;当小于5或空置为0。这里可能存在几个问题:首先,rd_data_used的位宽是10位,最大值是1023,999接近满,但检查是否超过999可能意味着FIFO几乎满了才启动,可能导致溢出。另外,当数据量在5到999之间fifo_read_rd_en保持原值,可能导致使能无法正确释放或保持,需要确认逻辑是否符合预期。此外,当FIFO非空但数据量低于5,停止取,可能影响数据传输的连续性。 FIFO的写使能是spi_rec_done & fifo_read_full,这看起来有问题。通常写使能应该在数据有效(如spi_rec_done为高)且FIFO未满才写入。但这里的条件是当FIFO已满才写入,这会导致在FIFO仍然尝试写入,造成数据丢失或FIFO溢出。这显然是一个错误,正确的应该是wr_en在spi_rec_done有效且FIFO未满拉高。 然后是spi_interface模块的实例化,需要确认其内部实现是否正确处理了SPI的序,尤其是多个CS信号(spi_cs_n是2位),可能存在多个片选同激活的风险,但具体要看spi_interface内部逻辑。 输出信号rd_data直接连接到FIFO输出,而rd_data_valid则是fifo_read_rd_en。这可能有问题,因为FIFO操作通常需要一定的周期,数据可能在使能后的下一个周期有效。如果fifo_read_rd_en直接作为valid信号,可能导致数据还未稳定就被认为有效,应该将FIFO的dout打拍,并将rd_en延迟一个周期作为valid信号。 另外,复位信号spi_read_rst被同用于clk_in和clk_out域的触发器,比如在always @(posedge clk_out or posedge spi_read_rst)中,这可能引入跨钟域的复位问题,因为spi_read_rst是组合逻辑生成的,可能在不同钟域中导致复位释放不同步,产生亚稳态。 还有,当spi_read_rst由!rd_en触发,如果rd_en频繁变化,可能导致模块频繁复位,影响正常工作。复位信号应该谨慎使用,通常由系统复位或特定条件触发,而不是外部控制信号如rd_en。 最后,代码中的注释和信号命名可能存在不一致,比如fifo的例化名称是fifo_1m_to_50m,但实际钟频率是否如此命名需要确认,否则可能引起误解。</think>以下是对该Verilog代码的潜在风险分析,按风险等级分类: $$ \text{风险等级评估标准}:\text{高} > \text{中} > \text{低} $$ 一、**高风险问题** 1. **异步复位信号风险** ```verilog assign spi_read_rst = rst_i || (!rd_en); ``` - 组合逻辑生成的复位信号`spi_read_rst`同用于多个钟域(`clk_in`和`clk_out`) - 当`rd_en`异步变化可能导致复位信号出现毛刺,违反同步复位要求 - **后果**:亚稳态、寄存器状态不可控 2. **FIFO写使能逻辑错误** ```verilog .wr_en (spi_rec_done & fifo_read_full) ``` - 写使能条件错误:仅当FIFO已满才允许写入(`fifo_read_full`为高) - **后果**:正常数据无法写入,FIFO功能失效,导致数据丢失 3. **跨钟域同步缺失** - `rd_en`信号直接用于`clk_in`域的边沿检测,未做同步处理 ```verilog else if (rd_en & (!rd_en_reg)) // 异步信号直接使用 ``` - **后果**:亚稳态可能导致状态机异常 二、**中风险问题** 1. **FIFO控制逻辑缺陷** ```verilog else if(fifo_read_rd_data_used > 999) begin fifo_read_rd_en <= 1'b1 ; end else if ((fifo_read_rd_data_used <5)|fifo_read_empty) begin fifo_read_rd_en <= 1'b0 ; end ``` - 阈值设计不合理:使能阈值(999)接近FIFO深度(1024),易溢出 - 停止条件(<5)可能导致过早停止取 2. **数据有效信号同步问题** ```verilog assign rd_data_valid = fifo_read_rd_en; ``` - 未对FIFO使能信号进行打拍处理,可能导致数据与有效信号不同步 - **推荐修改**:将`fifo_read_dout`和`fifo_read_rd_en`同步输出 三、**低风险问题** 1. **信号命名不一致** - 输出信号`spi_cs_n`为[1:0],但`cs_flag`为单比特信号 - 可能引发多片选信号控制问题 2. **未使用的信号** ```verilog wire [7:0] spi_data_send; // 声明但未实际使用 ``` - 可能造成综合警告或资源浪费 四、**改进建议** 1. **复位信号重构** ```verilog // 添加同步复位生成逻辑 reg [1:0] rst_sync; always @(posedge clk_in or posedge rst_i) begin if(rst_i) rst_sync <= 2'b11; else rst_sync <= {rst_sync[0], 1'b0}; end ``` 2. **FIFO写使能修正** ```verilog .wr_en (spi_rec_done & (!fifo_read_full)) // 正确逻辑 ``` 3. **添加跨钟域同步器** ```verilog reg [1:0] rd_en_sync; always @(posedge clk_in) begin rd_en_sync <= {rd_en_sync[0], rd_en}; end ``` 建议使用以下公式验证序裕量: $$ T_{su} = T_{clk} - T_{co} - T_{data\_delay} - T_{jitter} $$ 注:实际调试需结合序分析工具(如Vivado的Timing Summary)验证建立/保持间是否满足要求。
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