在FPGA設(shè)計(jì)中，內(nèi)部的FIFO設(shè)計(jì)是 個(gè)不可或缺的內(nèi)容，其設(shè)計(jì)的質(zhì)師會(huì)直接影響FPGA的邏輯容量和時(shí)序。在Xilinx中的某些高端器件是內(nèi)置的FIFO控制器，在coregen中可以直接產(chǎn)生這的硬FIFO控制器， 強(qiáng)烈建議能夠使用硬的HFO控制器的場(chǎng)合，直接的好處足節(jié)省邏輯資源和提高邏輯速度，對(duì)于絕大部分的HFO設(shè)計(jì)，推薦使用Xili coregm產(chǎn)生。這樣可以保證功能正確，對(duì)于需要定制FIFO控制器的場(chǎng)合請(qǐng)小心。

　　下面將結(jié)合coregn來(lái)說(shuō)明如何設(shè)計(jì)一個(gè)FIFO

　　產(chǎn)生FIFO時(shí)應(yīng)使用coregen的FIFO generator，打開(kāi)后顯示如圖1所示的對(duì)話框。

　　圖1 FIFO cenerator對(duì)話框

　　注意其中選項(xiàng)的意義在左邊的(Read/Wfik 0ock Donmm)中選擇同步FIFO或異步FIFO，即囪寫(xiě)時(shí)鐘是否是同－個(gè)。

　　在( Memory Type)中選擇是使用內(nèi)部的塊RAM或分布式RAM，或者移位寄存器或者內(nèi)置的FIFO(目前Virtex￣4和Virtex－5的器件有內(nèi)置FIFO)。選擇時(shí)根據(jù)具體應(yīng)用決定，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)需要的RAM較小時(shí)選擇分布式RAM；當(dāng)使用有內(nèi)置FIFO的器件時(shí)優(yōu)選內(nèi)置FIFO；較大的RAM且沒(méi)有內(nèi)置FIFO的器件時(shí)選擇塊RAM。

　　(Supported Features)列的第1個(gè)功能是對(duì)不對(duì)稱(chēng)的位寬的支持，指FIFO的讀/寫(xiě)位寬可以不一致；第2個(gè)功能是First－Word Fall－Through，當(dāng)需要看見(jiàn)FIFO內(nèi)的第1個(gè)數(shù)，而又不想進(jìn)行讀操作時(shí)使用，一般用做需要根據(jù)FIFO內(nèi)數(shù)據(jù)決定是否需要對(duì)FIFO進(jìn)行操作的場(chǎng)合；第3個(gè)功能是說(shuō)是否使用內(nèi)部的內(nèi)置FIFO控制器，當(dāng)選擇內(nèi)置FIFO的應(yīng)用時(shí)會(huì)有這個(gè)功能；第4個(gè)是ECO的支持，指內(nèi)置的Error Correcti。n Checking的功能，目前只有Virtex-5的塊RAM和內(nèi)置FIFO有此功能。

　　單擊【下一步】按鈕進(jìn)入(Fifo Generator)對(duì)話框2，如圖2所示。

　　圖2 (Fifo Generator)對(duì)話框2

　　在其中設(shè)置詳細(xì)的屬性，從上往下一是是否標(biāo)準(zhǔn)FIFO，還是需要支持First-WordFall-Through：二是對(duì)于內(nèi)置FIFO的應(yīng)用，還需要設(shè)置讀/寫(xiě)時(shí)鐘的頻率；三是設(shè)置讀/寫(xiě)位寬和深度；四是是否需要內(nèi)置的ECO；五是是否要使用塊RAM或FIFO內(nèi)的寄存器。注意選擇了使用內(nèi)部寄存器，下面顯示的Read Latency會(huì)增加。通常塊RAM或者FIFO是輸入寄存，鎖存器輸出，所以不選使用內(nèi)部寄存器。Read Latency是一個(gè)時(shí)鐘周期，選擇時(shí)會(huì)是兩個(gè)時(shí)鐘周期。在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)時(shí)鐘頻率和時(shí)序要求決定是否選這個(gè)選項(xiàng)，不選的話，RAM會(huì)有一個(gè)較大的Tco。當(dāng)然也可以不選擇這個(gè)選項(xiàng)而多增加寄存器在代碼中，這樣處理的優(yōu)點(diǎn)是可以抵消一些線延時(shí)；缺點(diǎn)是無(wú)法使用RAM內(nèi)置的寄存器，從而浪費(fèi)了資源。

　　單擊【下一步】按鈕將出現(xiàn)如圖3所示的對(duì)話框3。

　　從上往下一是是否需要幾乎空滿標(biāo)志；二是是否需要產(chǎn)生讀/寫(xiě)響應(yīng)信號(hào)；三是是否需要產(chǎn)生讀/寫(xiě)錯(cuò)誤標(biāo)志；四是是否需要產(chǎn)生復(fù)位及復(fù)位是同步的還是異步的；五是復(fù)位時(shí)滿標(biāo)志的值。上面的讀/寫(xiě)錯(cuò)誤就是overflow和underflow，是指當(dāng)FIFO滿時(shí)仍在寫(xiě)，空時(shí)仍在讀的標(biāo)志，可以用來(lái)監(jiān)控FIFO是否出現(xiàn)了錯(cuò)誤操作。RAM的復(fù)位指復(fù)位RAM的輸入\輸出寄存器，而不會(huì)復(fù)位RAM內(nèi)部的內(nèi)容。

　　圖3 Fifo Generator 對(duì)話框

　　單擊【下一步】按鈕打開(kāi)如圖4所示的對(duì)話框4。

　　圖4 Fifo Generator對(duì)話框4

　　在其中可以設(shè)置FIFO的空滿標(biāo)志的閾值。

　　單擊【下一步】按鈕打開(kāi)如圖5所示的對(duì)話框5。

　　在其中可以設(shè)置將FIFO內(nèi)部的數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)通過(guò)接口開(kāi)放給用戶邏輯可見(jiàn)。

　　單擊【下一步】按鈕打開(kāi)對(duì)話框如圖6所示的對(duì)話框6，可以看到所有的設(shè)置，并仔細(xì)檢查設(shè)置是否正確。

　　單擊(Finish)按鈕，會(huì)產(chǎn)生．V的原文件和．edn或。ngc的網(wǎng)表。綜合和仿真可以用。Ⅴ的源文件，布局布線時(shí)需要將．edn的文件放在mlcro search path的目錄或工程目錄中。另外，還會(huì)產(chǎn)生．xco的文件，這是產(chǎn)生的∏FO時(shí)的配置文件，下次可以在coregen中import這個(gè)文件產(chǎn)生一個(gè)和這次配置相同的FIFO。

　　如本節(jié)所示，在coregen中產(chǎn)生FIFO是一個(gè)較簡(jiǎn)單的操作，推薦能用coregen時(shí)盡量使用。手動(dòng)定制FIFO不屬于本節(jié)的內(nèi)容，在此不講述。

　　圖5 Fifo Generator對(duì)話框5

　　圖6 Fifo Generator對(duì)話框6
　　

參考文獻(xiàn):

[1]. Through datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/Through_1177452.html.
[2]. ECO datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/ECO_2043505.html.
[3]. Virtex-5 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/Virtex-5_1706996.html.