FIFO 位宽转换

使用Xilinx FIFO进行位宽转换需要注意的问题:

1、高位宽转换为低位宽:

高位先输出,例:

32bit转为8bit :

wr_data = 0x01020304

输出顺序为:

rd_data0 =0x01,

rd_data1 =0x02,

rd_data2 =0x03,

rd_data3 =0x04;


2、低位宽转高位宽:

先进的在高位,例:

8bit转32bit,写入顺序为:

wr_data0 =0x01,

wr_data1 =0x02,

wr_data2 =0x03,

wr_data3 =0x04;

读出顺序:

rd_data = 0x01020304


FIFO(First In First Out)数据转换在数字电路设计中具有重要作用,以下是关于其原理、方法及实现的介绍: ### 原理 FIFO度指的是FIFO读写的数据,在单片成品IC中通常是固定的,不过用FPGA实现时可自行定义。数据转换的原理在于处理不同模块间数据不匹配的问题。例如,当一个电路模块的输出数据大于另一个模块的输入数据时,就需要进行数据转换。像SATA控制器中,内部数据为32bit,而外部物理收发器PHY的接口通常为16bit或8bit,这就需要进行转换 [^1][^2]。 ### 方法 - **由到窄的数据转换**:当遇到由到窄的数据转换时,可通过时钟倍频来实现。在不使用FIFO进行缓存的情况下,数据转换器能利用时钟倍频完成数据转换 [^2]。 - **非整数转换**:对于非整数转换,可借助计数器和拼接操作。以3个8数据拼成2个12数据为例,需要一个2的计数器,因为要计数三次,两计数器足够。之后进行拼接操作即可 [^4]。 ### 实现方式 - **FPGA实现异步FIFO**:在FPGA中实现异步FIFO时,写满/读空信号的生成至关重要。当读指针与写指针相同时为读空;写满意味着写指针套了读指针一圈。若采用二进制作为指针编码格式,可扩展多一来区分读空和写满这两种状态,还可利用格雷码的特性进行相关操作 [^3]。 ### 代码示例 以下为一个简单的Verilog代码示例,展示了如何使用计数器和拼接操作实现3个8数据拼成2个12数据的转换: ```verilog module data_width_converter ( input wire clk, input wire rst, input wire [7:0] data_in, input wire data_in_valid, output reg [11:0] data_out1, output reg [11:0] data_out2, output reg data_out_valid ); reg [1:0] counter; reg [23:0] buffer; always @(posedge clk or posedge rst) begin if (rst) begin counter <= 2'b00; buffer <= 24'b0; data_out1 <= 12'b0; data_out2 <= 12'b0; data_out_valid <= 1'b0; end else if (data_in_valid) begin case (counter) 2'b00: buffer[7:0] <= data_in; 2'b01: buffer[15:8] <= data_in; 2'b10: begin buffer[23:16] <= data_in; data_out1 <= buffer[23:12]; data_out2 <= buffer[11:0]; data_out_valid <= 1'b1; end default: begin counter <= 2'b00; data_out_valid <= 1'b0; end endcase counter <= counter + 1; end else begin data_out_valid <= 1'b0; end end endmodule ```
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