Verilog实现同步FIFO

作者:起个名字好难2024.02.16 11:19浏览量:5

简介:介绍如何使用Verilog实现同步FIFO,包括FIFO的原理、设计和实现过程。

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同步FIFO(First In First Out)是一种常用的数据缓存结构,用于在异步系统中实现数据缓冲和传输。在Verilog中实现同步FIFO需要使用数组和指针来模拟FIFO的读写操作。

下面是一个简单的Verilog同步FIFO实现:

  1. module sync_fifo #(parameter DEPTH=8, WIDTH=8)(
  2. input wire clk,
  3. input wire reset,
  4. input wire push,
  5. input wire [WIDTH-1:0] din,
  6. output wire pop,
  7. output wire empty,
  8. output wire [WIDTH-1:0] dout
  9. );
  10. reg [WIDTH-1:0] memory[0:DEPTH-1];
  11. reg [3:0] wr_ptr = 0, rd_idx = 0;
  12. wire [3:0] next_wr_idx = wr_ptr + 1;
  13. wire [3:0] next_rd_idx = rd_idx + 1;
  14. always @(posedge clk or posedge reset) begin
  15. if (reset) begin
  16. wr_ptr <= 0;
  17. rd_idx <= 0;
  18. end else begin
  19. if (push) begin
  20. if (!empty) begin
  21. memory[wr_ptr] <= din;
  22. wr_ptr <= next_wr_idx;
  23. end else begin
  24. // FIFO is full, discard data or raise an error
  25. end
  26. end else if (pop) begin
  27. dout <= memory[rd_idx];
  28. rd_idx <= next_rd_idx;
  29. end
  30. end
  31. end
  32. assign empty = (wr_ptr == rd_idx);
  33. assign full = ((wr_ptr + 1) % DEPTH == rd_idx);
  34. assign pop = (!empty && !push);
  35. endmodule

这个模块实现了一个深度为DEPTH、宽度为WIDTH的同步FIFO。它包含一个存储器数组memory用于存储数据,以及两个指针wr_ptrrd_idx分别表示写指针和读指针。push信号用于向FIFO中写入数据,dout信号用于读取FIFO中的数据。empty信号表示FIFO是否为空,full信号表示FIFO是否已满。在时钟上升沿时,如果reset信号为高电平,则将指针重置为0。如果push信号为高电平,并且FIFO不为空,则将数据写入存储器中并将写指针加1。如果pop信号为高电平,并且FIFO不为空,则读取存储器中的数据并将读指针加1。在每次操作后,根据指针的值判断FIFO的状态并更新相应的信号。注意,这个实现假设FIFO是同步的,即读写操作都由同一时钟信号控制。如果需要实现异步FIFO,则需要使用更复杂的设计和时序控制。

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