一种高速大容量异步FIFO的实现方法

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1、第４５卷第５期航空计算技术Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．５２０１５年９月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＳｅｐ．２０１５一种高速大容量异步ＦＩＦＯ的实现方法１１２李玉发，孙靖国，李涛（１．中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安７１００６８；２．中航飞机西安分公司，陕西西安７１００８９）摘要：为了满足高速实时数据采集系统对所采集海量数据进行缓存的要求，利用ＦＰＧＡ和ＤＤＲ２ＳＤＲＡＭ设计了一种高速大容量异步ＦＩＦＯ。基于ＤＤＲ２ＳＤＲＡＭ的高带宽和时分复用特点，设计了ＷＦＩＦＯ和ＲＦＩＦＯ，以及ＦＩＦＯ控制器，利用Ｘｉｌｉｎｘ公司的存储器接口生成器生成了ＤＤＲ２

2、ＳＤＲＡＭ控制器，完成了高速大容量异步ＦＩＦＯ的设计，并对其进行了测试验证。验证结果表明，设计可以解决高速海量数据缓存问题，在工程应用中具有积极的借鉴意义和参考价值。关键词：ＦＰＧＡ；ＤＤＲ２ＳＤＲＡＭ；异步ＦＩＦＯ中图分类号：ＴＰ２７４，ＴＮ９１９文献标识码：Ａ文章编号：１６７１-６５４Ｘ（２０１５）０５-０１１４-０３ARealizationMethodofHighSpeedandDeepAsynchronousFIFO１１２ＬＩＹｕ-ｆａ，ＳＵＮＪｉｎｇ-ｇｕｏ，ＬＩＴａｏ（Xi′anAeronauticsComputingTechniqueResearchInstitu

3、te，AVIC，Xi′an７１００６８，China；２．Xi′anAircraftIndustry（Group）Co．Ltd，AVIC，Xi′an７１００８９，China）Abstract：Ｔｏｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｒｅｑｕｅｓｔｏｆｂｕｆｆｅｒｉｎｇｔｈｅｍａｓｓｄａｔａｉｎｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒｅａｌ-ｔｉｍｅｄａｔａｇａｔｈｅｒｉｎｇｓｙｓ－ｔｅｍ，ａｈｉｇｈｓｐｅｅｄａｎｄｄｅｅｐａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＦＩＦＯｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡａｎｄＤＤＲ２ＳＤＲＡＭｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｆｔｅｒｒｅ－ｓｅａｒｃｈｉｎｇＦＩＦＯ′ｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｈｉｇ

4、ｈｂａｎｄｗｉｄｔｈｏｆＤＤＲ２ＳＤＲＡＭａｎｄｔｉｍｅ-ｓｈａｒｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｔｈｅＦＩＦＯｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｃｌｕｄｉｎｇＷＦＩＦＯａｎｄＲＦＩＦＯ，ＦＩＦＯｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄＤＤＲ２ＳＤＲＡＭｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｄｅ－ｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈｍｅｍｏｒｙｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＭＩＧ）ｓｕｐｐｌｉｅｄｂｙＸｉｌｉｎｘ，ａｎｄｔｈｅＦＩＦＯｈａｓｂｅｅｎｔｅｓｔｅｄａｎｄｖｅｒ－ｉｆｉｅｄ．ＴｈｅｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅＦＩＦＯｃａｎｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｄｅｍａｎｄｓｏｆｈｉｇｈ-ｓｐｅｅｄｍ

5、ａｓｓｄａｔａｂｕｆｆｅｒｉｎｇ，ａｎｄｉｔｍａｋｅｓｇｒｅａｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Keywords：ＦＰＧＡ；ＤＤＲ２ＳＤＲＡＭ；ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＦＩＦＯ引言的ＦＰＧＡ已经能够提供高达５００Ｍ速率的高速ＦＩＦＯ［３］ＩＰ核。但是，目前的ＦＰＧＡ提供的异步ＦＩＦＯ容量相异步ＦＩＦＯ是一种先进先出电路，可以在两个不同对较小，无法满足某些大数据高速系统的应用要求。的系统时钟间进行快速准确的数据传输，是解决异步本文提出一种基于ＦＰＧＡ及外部ＤＤＲ２ＳＤＲＡＭ时钟数据传输问题的有效方案。异步ＦＩＦＯ作为数据的高速大容量异步ＦＩＦＯ的实现方法。

6、该方法利用缓存被广泛应用于高速实时数据采集、不同时钟域之［１］ＦＰＧＡ外部的ＤＤＲ２ＳＤＲＡＭ芯片来对大数据进行缓间的高性能数据传输等系统中，如在视频系统中用［２］存，利用ＦＰＧＡ内部逻辑对ＤＤＲ２ＳＤＲＡＭ进行控制。于视频信号转换、图像处理和数字电视，在高速传感该方法成本低，通用性强，可用于大部分ＦＰＧＡ和信号实时检测处理系统中用于数据缓存等。随着微电ＤＤＲ２ＳＤＲＡＭ，有着广泛的应用前景。子技术的发展，异步ＦＩＦＯ芯片也向着高速、大容量、小体积、低成本的方向发展。随着ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍ－ｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ，现场可编程门阵列）在网络接口、图１高速大容

7、量异步ＦＩＦＯ系统方案设计像处理、数字通信等大容量数据交换领域的广泛应用，高速大容量异步ＦＩＦＯ系统设计方案如图１所示。利用ＦＰＧＡ内部存储器资源构建高速、大容量的异步其中，ＷＦＩＦＯ和ＲＦＩＦＯ位于ＦＰＧＡ内部，是两块片上ＦＩＦＯ成为解决该问题的一个有效途径。目前ＸｉｌｉｎｘＦＩＦＯ，采用Ｘｉｌｉｎｘ提供的标准ＩＰ实现，作为高速大容收稿日期：２０１５－０７－０２修订日期：２０１５－０８－１６基金项目：航空科学基金项目资助（２０１０１９３１００５）作者简介：李玉发（１９８４－），男，河北阜城