现代集成电路芯片中,随着设计规模的不断扩大。一个系统中往往含有数个时钟。多时钟带来的一个问题就是,如何设计异步时钟之间的接口电路。异步 FIFO(First In First Out)是解决这个问题的一种简便、快捷的解决方案。使用异步FIFO可以在两个不同时钟系统之间快速而方便地传输实时数据。在网络接口、图像处理等方面,异步FIFO都得到广泛的应用。异步FIFO是一种先进先出的电路,使用在数据接口部分,用来存储、缓冲在两个异步时钟之间的数据传输。在异步电路中,由于时钟之间周期和相位完全独立,因而数据的丢失概率不为零。如何设计一个可靠性高、速度高的异步FIFO电路便成为一个难点。 1 异步FIFO的工作原理及逻辑框图
本文根据实际工作的需要。给出了一种利用片内RAM构造FIFO器件的设计,重点强调了设计有效。可靠的握手信号FULL和EMPTY的方法。并在LATTICE公司的FPGA芯片LFXP2-5E上实现。LFXP2-5E属于LATIICE公司XP2系列的一款,他采用优化的FlexiFLASH结构。内部包含有基于查找表的逻辑、分布式和嵌入式存储器,锁相环(PLL)。工程预制的源同步I/0以及增强的SysDSP块。有166Kbits的EBRSRAM。利用其内部的EBRSRAM可以实现一定容量的异步FIFO.而无需单独购买FIF0器件。
由图1可以看出:异步FIFO一般由四个模块构成:数据存储单元,写地址产生模块,读地址产生模块,标志位产生模块。整个系统分为两个完全独立的时钟域—读时钟域和写时钟域:在写时钟域部分由写地址产生逻辑产生写控制信号和写地址:读时钟域部分,由读地址产生逻辑产生读控制信号和读地址;在标志位产生模块部分,由读写地址相互比较产生空/满标志。异步FIFO的操作过程为:在写时钟的上升沿。当写使能有效时,将数据写入到双口RAM中写地址对应的位置中:在读时钟的上升沿,当读使能有效时。则按先进先出顺序读出数据。在FIFO写满或读空的情况下。分别对满标志FuLL或空标志EMPTY信号置位。来表示FIFO的两种特殊状态。