毕业设计（论文）-基于verilog hdl的异步fifo设计与实现

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1、基于VerilogHDL的异步FIFO设计与实现摘要在现代IC设计中，特别是在模块与外围芯片的通信设计中，多时钟域的情况不可避免。当数据从一个时钟域传递到另一个域，并且目标时钟域与源时钟域不相关时，这些域中的动作是不相关的，从而消除了同步操作的可能性，并使系统重复地进入亚稳定状态，造成系统时钟时序上的紊乱。为了有效的解决这个问题，我们采用一种异步FIFO（先进先出）存储器来实现。本文提出一种新颖的异步FIFO设计方案，它通过先比较读写地址并结合象限检测法产生异步的空/满标志，再把异步的空/满标志同步到相应的时钟域。通过仿真验证

2、，该方法是稳定有效的。关键词：异步；FIFO；亚稳态；格雷码；结绳法IVDesignandaccomplishasynchronousFIFObasedonVerilogHDLAbstractInmodernICdesign,particularlyinthecommunicationsmoduleandperipheralchipdesign,multipleclockdomainsoftheinevitable.Whendatapassesfromoneclockdomaintoanotherdomain,andtheta

3、rgetclockdomainsarenotassociatedwiththesourceclockdomain,thesedomainsarenotrelatedmovements,thuseliminatingthepossibilityofsimultaneousoperationandallowsthesystemtoenterthesub-repeatsteady-state,causingdisorderonthesystemclocktiming.Inordertoeffectivelysolvethisprob

4、lem,weuseaasynchronousFIFO(FIFO)memorytoachieve.ThispaperproposesanovelasynchronousFIFOdesign,whichcomparedreadingandwritingthroughthefirstaddressandgenerateanasynchronouscombinationofquadrantdetectionempty/fullflag,thenasynchronousempty/fullflagsynchronizedtothecor

5、respondingclockdomain.Thesimulationresultsthatthemethodisstableandeffective. KeyWords:asynchronous;FIFO;metastablestate;Graycode;tieknotsFranceIV目录1引言11.1FIFO研究意义11.2生产需求状况11.3存储器外发展状况21.4FIFO设计技术简介41.4.1基于信元的FIFO设计方法41.4.2基于SRAM/DRAM的大容量FIFO的设计与实现41.5异步FIFO设计中存在的问题

6、及解决办法51.5.1亚稳态51.5.2空/满指针的解决方法61.6论文主要内容62异步FIFO工作原理简介72.1关于异步信号72.2异步FIFO芯片简介82.3FIFO的一些重要参数92.4异步FIFO设计的难点102.4.1异步FIFO设计难点概述102.4.1.1解决FIFO的满/空技术方法概述和特点102.4.1.2亚稳态问题的产生及解决102.5FIFO的功能简介112.6Modelsim仿真工具简介112.6.1主要特点112.7VerilogHDL语言的简介122.8HDL语言122.8.1HDL与原理图输入法

7、的关系132.8.2HDL开发流程133异步FIFO实现的技所涉及的技术及其解决方法143.1格雷码143.2结绳法144异步FIFO具体实现方法164.1亚稳态问题的解决方案164.1.1问题的产生164.1.2常见的解决方法164.1.2.1格雷码编码法164.1.2.2双触发器法174.1.2.3结绳法174.2基于异步比较FIFO逻辑标志的产生184.2.1设计思想184.2.2标志位的产生194.2.2.1异步比较FIFO逻辑标志与时钟的同步194.2.2.2保守的空/满标志214.2.2.3半满、将近满、将近空的产

8、生22IV4.2.2.4FIFO异步空/满信号的同步234.3仿真验证和综合235总结245.1异步FIFO设计的总结245.2设计方法的不足之处24附录一25参考文献30致谢31IV1引言1.1FIFO研究意义随着计算机、多媒体和数据通信技术的高速发展，数字图像、语音等数据