基于FPGA的同步FIFO的设计与仿真【文献综述】

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1、毕业设计文献综述电子信息工程基于FPGA的同步FIFO的设计与仿真前言早期的电子管、晶体管、中小规模集成电路早已被现在的超大规模集成电路所取代。但是，随着电子技术的发展，，设计与制造集成电路的任务已不完全由半导体厂商来独立承担。在社会需求下，数字电路系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。FPGA设计根据芯片的不同可分为同步设计和异步设计两种系统设计方法。FPGA设计关键在于如何提高系统工作频率和稳定性，并最大程度地可以在很大程改善应用中遇到的问题。同步设计中触发器的建立和保持时间比较容易满足,可以更好地减小压稳态闭的发生概率,这也是同步设计优于异步

2、设计的优势。本文提出了一种用FPGA芯片实现同步FIFO的设计方案,重点强调了设计有效、可靠的握手信号EMPTY与FULL的方法,并给出了其Verilog语言实现，同时根据程序给出不同情况下的仿真图。FIFO(FirstINFirstOut)先进先出电路是一种实现数据先进先出的存储器件，普遍用作数据缓冲器。FIFO的基本单元是寄存器，作为存储器件，FIFO的存储能力是由其内部定义的存储寄存器的数量决定。主题1、关于FPGA和同步FIFO的介绍FPGA(FieldProgrammableGateArray)即现场可编程门阵列，它具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适

3、用范围宽等特点，同时兼容了PLD和通用门阵列的优点，可实现较大规模的电路，编程也很灵活。它是专用集成电路(ASIC)领域中同时解决定制电路和可编程器件门电路数有限的缺点而制定出的一种半定制电路而出现的。FPGA由可编程输入/输出单元、基本可编程逻辑单元、嵌入式块RAM、布线资源、底层嵌入功能单元和内嵌专用硬核六部分组成。其中FPGA内自带的RAM，根据RAM6的不同还可以为单口RAM和双口RAM，和类似RAM的CAM、FIFO等存储结构。FPGA丰富的布线资源连同其内部所有单元，信号在连线上的驱动和传输能力取决于连线的长度和工艺。虽然FPGA与CPLD相比，只能完成简

4、单的时序逻辑，时序延迟也不可预测，但FPGA在编程上要比CPLD灵活得多，集成度也比CPLD高，因此在通信、数据处理、网络、仪器、工业控制、军事和航空航天等众多领域广泛被运用。FIFO是英文FirstInFirstOut的缩写，是一种先进先出的数据缓存器，FIFO的数据读写操作与SRAM的数据读写操作是相似的，唯一的区别是FIFO没有外部读写地址线。这样优点在于使用起来非常简单，但缺点就是只能顺序写入数据，在编程的同时还需要判断地址读写是否正确。FIFO数据地址由内部读写指针自动加1完成，只有在顺序的读出数据的情况下，这种情况不存在普通存储器那中。FIFO存储器主要分

5、为基于移位寄存器型和基于RAM型。RAM型存储器又有单口双口RAM之分，目前市面上常用的FIFO芯片采用基于RAM阵列的结构。大规模集成电路中常采用有两套数据线的双端口RAM存储器，两套数据线分别作为输入和输出端口，FIFO芯片内部存储单元采用双端口RAM。采用RAM结构，不仅能缩小从输入到输出的延迟，还能缓存多个数据，存储容量较大，能满足市场不断扩大的需求2、FPGA的发展简史PLD是可编程逻辑器件（ProgrammableLogicDevice）的简称，FPGA是现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray）的简称，两者的功能基本相同，只

6、是实现原理略有不同，所以我们有时可以忽略这两者的区别，统称为可编程逻辑器件或PLD/FPGA。早期的可编程逻辑器件只有PROM、EPROM、EEPROM三种，结构简单，只能完成简单的数字逻辑功能。其后，研发可编程逻辑器件(PLD)可以运行各种数字逻辑功能，在结构上也比较复杂。典型的PLD由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述。接下来阶段的产品主要有PAL(可编程阵列逻辑)和GAL(通用阵列逻辑)。PAL器件是现场可编程的，它的实现工艺有反熔丝技术、EPROM技术和EEPROM技术。还有一类结构更为灵活的逻辑器件是可编程逻

7、辑阵列(PLA)，它是由一个“与”平面和一个“或”平面构成，但是这两个平面的连接关系是可编程的。6PLA器件既有现场可编程的，也有掩膜可编程的。在PAL的基础上，又发展了一种通用阵列逻辑GAL，它采用了EEPROM工艺，实现了电可擦除、电可改写，其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因而它的设计具有很强的灵活性，至今仍有许多人使用。早期的PLD器件的一个共同特点是可以实现速度特性较好的逻辑功能，但结构简单，只能实现规模较小的电路。20世纪80年代中期。Altera和Xilinx分别推出了类似于PAL结构的扩展型CPLD(ComplexProgrammab1