本案例為何需要引入FIFO

為了加深讀者對 FPGA 端控制架構(gòu)的印象，在數(shù)據(jù)讀取的控制部分，首先我們可以將SDRAM 想作是一個自來水廠，清水得先送至用戶樓上的水塔中存放，在家里轉(zhuǎn)開水龍頭要用水時，才能及時供應(yīng)，相同的原理，要讀取 SDRAM 中的數(shù)據(jù)來處理時， FPGA 端的控制架構(gòu)中一定要有相當(dāng)于水塔功能的“讀出數(shù)據(jù)緩沖器”，在數(shù)據(jù)的處理上才會流暢。

而在使用自來水時，自來水廠會補充清水至水塔中，用戶才可以連續(xù)的使用，同樣保存著從 SDRAM 讀出數(shù)據(jù)的緩沖器，當(dāng)數(shù)據(jù)量下降到某個程度時也必須要補充，在數(shù)據(jù)的處理上才不會中斷。

接著在數(shù)據(jù)寫入的控制部分，我們可以將 SDRAM 想作是一個銀行，相信當(dāng)你身上有零錢時會順手存進存錢罐，而不會費時的跑一趟銀行去存錢，相同的原理，要將數(shù)據(jù)寫入SDRAM 時， FPGA 端的控制架構(gòu)中一定要有相當(dāng)于存錢罐功能的“寫入數(shù)據(jù)緩沖器”，才不會降低 SDRAM 存取的使用效率。只有在存錢罐存到一個程度時，我們才會取出錢拿去銀行存放，同樣保存著要寫入 SDRAM 數(shù)據(jù)的緩沖器，當(dāng)數(shù)據(jù)量上升到某個程度時也必須要取出放進 SDRAM，才不會造成數(shù)據(jù)的遺失。

FIFO IP核簡介

FIFO 本質(zhì)是RAM，其作用主要是作為緩存。

RAM和ROM的讀寫都是根據(jù)地址來的，而FIFO( First In First Out）讀寫不需要提供讀地址和寫地址，其數(shù)據(jù)讀寫按照先入先出的方式。所以FIFO的讀寫非常簡單，但靈活性稍差，不能做到靈活讀寫。

FIFO分兩種：同步FIFO和異步FIFO。同步FIFO讀寫時鐘是一個。異步FIFO的讀時鐘和寫時鐘是分開的。

同步FIFO和異步FIFO常應(yīng)用在同步時鐘系統(tǒng)和異步時鐘系統(tǒng)中。異步FIFO應(yīng)用場景如多比特數(shù)據(jù)做跨時鐘域處理、前后帶寬不同步等。

本案例中用到的是異步FIFO。異步FIFO IP模塊接口如下圖：

異步FIFO IP模塊信號描述如下：

*注意：FIFO復(fù)位信號是高電平有效。

打開FIFO IP 設(shè)置界面可以找到FIFO文檔鏈接：

閱讀FIFO文檔可知異步FIFO寫操作的各個信號在寫時鐘下進行工作，讀操作的各個信號在讀時鐘下進行工作：

Sdram_Control.v文件里面例化了兩個FIFO模塊，一個是異步FIFO寫模塊，用于緩存要寫入SDRAM器件的數(shù)據(jù)。異步FIFO寫模塊的數(shù)據(jù)寫入在27MHz時鐘下進行，數(shù)據(jù)的讀出在100MHz時鐘下進行。

Sdram_Control.v文件例化的另一個FIFO模塊是異步FIFO讀模塊，用于緩存從SDRAM器件讀出的數(shù)據(jù)。異步FIFO讀模塊的數(shù)據(jù)寫入在100MHz時鐘下進行，數(shù)據(jù)的讀出在27MHz時鐘下進行。

FIFO IP 設(shè)置

異步FIFO寫模塊的IP設(shè)置如下：

FIFO數(shù)據(jù)位寬是16bit，與SDRAM位寬保持一致。

FIFO存儲深度設(shè)置512字，雖然實際存儲255個數(shù)據(jù)，但一般深度都設(shè)置大一點。

勾選讀寫時鐘分開的選項。

勾選讀端口的rdusedw接口，用來生成寫SDRAM器件的請求信號。

其他選項可以選擇默認。

異步FIFO讀模塊的IP設(shè)置如下：

FIFO數(shù)據(jù)位寬是16bit，與SDRAM位寬保持一致。

FIFO存儲深度設(shè)置512字，雖然實際存儲127個數(shù)據(jù)，但一般深度都設(shè)置大一點。

勾選讀寫時鐘分開的選項。

勾選寫入端口的wrusedw接口，用來生成讀SDRAM器件的請求信號。

其他選項可以選擇默認。