毕业论文--基于FPGA的高速异步FIFO的设计

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1、本科学生毕业论文（设计）题目(中文):基于FPGA的高速异步FIFO的设计(英文):Thedesignofhigh-speedasynchronousFIFObasedonFPGA姓名30答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：问题1：异步FIFO的用处是什么？有什么意义？答：异步FIFO的用处是它能解决在不同时钟域下的大量数据传输的难题，其应用广泛；在网络接口、图像处理等方面，异步FIFO都得到广泛的应用。问题2：你异步FIFO设计中的读写状态仲裁是怎样工作的？答：异步FIFO主要是在不同频率，不同相位下的时钟对RAM数据的操作，这不免会产生亚稳态，所以它必

2、须要用读写状态仲裁来判断RAM是空还是满。在此设计中，我采用格雷码做为数据的读写指针，在不同的时钟下对读写指针进行同步，再将读写指针进行对比，就可以仲裁RAM内的容量状态。问题3：你设计的异步FIFO工作频率能达到多少？能不能进一步提高它的工作频率？答：在这个设计中我将异步FIFO的写时钟设定为50MHz，读时钟为12MHz，且系统工作正常。由于时间有限没有对其做更进一步的验证。但若要进一步提高它的工作频率，我们可以利用QuartusII软件下的TimeQuest工具进行时序约束，这是提高FPGA工作频率的有效方法。会议主持人：记录人：年月日目录1绪论11.1概

3、述11.1.1什么是FIFO11.1.2FIFO的分类11.1.3异步FIFO设计的难点11.2FIFO的国内外的发展状况21.3本课题研究的目的31.4研究内容32系统的总体设计及方案42.1高速异步FIFO系统原理和组成4302.2系统主要模块的设计42.2.1亚稳态的产生及危害42.2.2格雷码原理52.2.3采用两极触发器消除亚稳态62.2.4FIFO的满/空标志的判断73EDA设计方法流程及软件介绍和芯片的选取83.1EDA设计方法及流程83.1.1EDA设计方法83.1.2EDA设计典型流程103.2CycloneIIEP2C8Q208c8芯片的介绍

4、113.2.1概述113.2.2EP2C8Q208c8的特性113.3软件QuartusII的介绍124系统仿真测试134.1异步FIFO的地址产生和格雷码产生的设计仿真134.2异步FIFO总体设计仿真验证和综合154.2.1异步FIFO系统的综合154.2.2异步FIFO总体仿真波形17结论19参考文献20附录一21附录二22致谢3030基于FPGA的高速异步FIFO的设计摘要异步FIFO作为一种先进先出通用存储器器件，它的应用非常广泛。可以说几乎所有的涉及到芯片数据处理的软件，都要用到FIFO，其应用前景非常广阔。本文所设计的异步FIFO主要采用了充分利用

5、FPGA内部的RAM资源，在FPGA内部实现异步FIFO模块的设计方法，这种异步FIFO比外部FIFO芯片更能提高系统的稳定性和灵活性。如设计采用了VHDL硬件语言描述具有良好的移植性和通用性。而且FPGA在不同时钟域的运用能表现出其无比的优越性,因此采用FPGA来设计异步FIFO显得尤为合适。这既可以保证FIFO高速工作,又可以有效的节省系统的成本。30【关键词】异步FIFOFPGAVHDL亚稳态格雷码Thedesignofhigh-speedasynchronousFIFObasedonFPGAAbstractTheasynchronousFIFOasana

6、dvancedgeneralmemorydevicesoffirstinfirstout,itsapplicationisveryextensive.ItcanbesaidthatalmostallrelatedtothechipdataprocessingsoftwaretobeusedintheFIFO,theapplicationprospectisverywide.Inthisthesis,thedesignofasynchronousFIFOcantakeamethodwhichisfulluseofFPGAinternalRAMresourcesan

7、dthemoduledesign.ThisasynchronousFIFOcanenhancemorestabilityandflexibilityofthesystemthantheexternalFIFOchips.Forexample,thedesignedusingtheVHDLhardwarelanguagedescriptioncanbringagoodportabilityandversatility.What’smore,theFPGAcanshowanincomparablesuperioritywhenitintheuseofdifferen

8、tclockdomain