FIFO(First-In First-Out)指的是先進先出的數據傳輸方式，異步FIFO是一種不同時鐘域之間先進先出的數據傳遞方式。論文對FIFO存儲器進行了認真細致地分析和研究，提出了兩種實現(xiàn)方案。 亞穩(wěn)態(tài)問題及空／滿控制信號的產生是異步FIFO存儲器設計的兩個難題。空／滿控制信號是通過同步讀寫指針后再比較產生的，讀指針與寫指針相等時，F(xiàn)IFO存儲器處在滿狀態(tài)或者是空狀態(tài)，這需要一種方法來區(qū)分它們。本文采用兩種解決方法：一種是在讀寫地址前加一位附加位，通過附加位來辨別空／滿狀態(tài)；另一種方法是通過劃分地址空間來判斷。因為讀寫指針屬于不同的時鐘域，將它們同步到對方時鐘域時不可避免地會出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)，針對亞穩(wěn)態(tài)問題，本文也提出了兩種解決方案：一種是采用格雷碼指針，使之每次同步時最多有一位出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)；另一種解決方法是通過一對握手信號同步二進制指針。文章還介紹了一種改進的格雷碼電路，用于實現(xiàn)較高工作頻率的FIFO存儲器。為了避免使用大量的同步寄存器，減小面積空間，本文還介紹了一種讀寫指針異步比較的方法。 本文用Verilog HDL實現(xiàn)了兩種設計風格的FIFO存儲器RTL級硬件設計，使用Mode...

【文章頁數】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 我國微電子發(fā)展概況
    1.2 集成電路設計方法
    1.3 異步FIFO存儲器的應用
        1.3.1 VLSI時代異步系統(tǒng)的研究
        1.3.2 EDA時代
        1.3.3 SoC時代
        1.3.4 異步時序電路的優(yōu)勢
        1.3.5 異步時鐘域間的數據傳輸
    1.4 課題研究的意義、工作與論文結構
        1.4.1 課題研究意義
        1.4.2 論文的主要工作
        1.4.3 論文組織結構
第二章 異步FIFO存儲器
    2.1 異步FIFO存儲器簡介
    2.2 異步FIFO存儲器的結構
    2.3 雙端口RAM
    2.4 讀/寫地址
    2.5 滿/空信號的判斷
        2.5.1 滿標志與空標志
        2.5.2 指針附加位比較法
        2.5.3 地址空間比較法
    2.6 多時鐘系統(tǒng)的亞穩(wěn)態(tài)
        2.6.1 亞穩(wěn)態(tài)
        2.6.2 同步器
        2.6.3 異步時鐘域設計中的多位數據的同步
第三章 用格雷碼指針實現(xiàn)的異步FIFO存儲器
    3.1 格雷碼及應用
        3.1.1 格雷碼編碼方式
        3.1.2 格雷碼與二進制碼的轉化
        3.1.3 格雷碼計數器
    3.2 異步FIFO存儲器的實現(xiàn)—風格1
        3.2.1 “兩重”格雷碼計數器
        3.2.2 格雷碼指針
        3.2.3 同步模塊
        3.2.4 空狀態(tài)產生模塊
        3.2.5 滿狀態(tài)產生模塊
        3.2.6 讀寫時鐘頻率不同時對于滿/空狀態(tài)的影響
        3.2.7 保守的滿/空判斷
        3.2.8 幾乎滿/空邏輯的產生
        3.2.9 存儲模塊
        3.2.10 頂層模塊
    3.3 異步FIFO存儲器的實現(xiàn)—風格2
        3.3.1 高速的格雷碼指針
        3.3.2 滿空狀態(tài)產生邏輯
        3.3.3 讀寫指針的異步比較
        3.3.4 滿/空邏輯電路的關鍵路徑
        3.3.5 讀指針與空標志verilog RTL程序
        3.3.6 寫指針與滿標志verilog RTL程序
        3.3.7 同步器的置位與復位
    3.4 兩種設計方法的交叉使用
第四章 采用握手信號的異步FIFO存儲器
    4.1 二進制指針
    4.2 握手協(xié)議
    4.3 二進制指針和格雷碼指針的比較
第五章 仿真驗證
    5.1 RTL級驗證
    5.2 FIFO存儲器的仿真波形
        5.2.1 正常的讀寫操作
        5.2.2 FIFO存儲器的滿狀態(tài)波形
        5.2.3 保守的滿狀態(tài)判斷波形
    5.3 基于FPGA的驗證
第六章 總結
參考文獻
攻讀碩士學士期間發(fā)表的論文



本文編號：3821448