同步缓冲器(FIFO)的的设计与实现.doc

同步缓冲器(FIFO)的设计与实现 姓名：刘 鑫 学号：012004022102 班级：2004级测控1班 院系：控制系 专业：测控技术与仪器 同组人姓名：郑 重 常敏嘉 （说明：我们三个人前面的报告部分是一样的，因为课设基本是三个人商议完成，所以就感觉报告部分没什么不同的就只写了一份报告） 目 录 1原理与系统设计 3 2设计思想 4 3源码与注释 5 4仿真 12 5综合 15 6心得体会与建议 19 1 原理与系统设计 FIFO（First In First Out）——是一种可以实现数据先入先出的存储器件。FIFO就像一个单向管道，数据只能按固定的方向从管道一头进来，再按相同的顺序从管道另一头出去，最先进来的数据必定是最先出去。FIFO被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的。本题中所设计的是同步FIFO（即输出输入端时钟频率一致），异步复位，其存储能力为（16x8），输出两个状态信号：full与empty，以供后继电路使用。 根据系统要求，画出的系统框图，如图1所示 图1同步FIFO框图 端口说明： 输入：in_data: 输入数据端口，位宽为8位； read_n: 读使能端，当read_n=0时，可以读出数据； write_n: 写使能端，当write_n=0时，可以写入数据； clock: 时钟信号， 在时钟的正边沿进行采样； reset_n: 复位信号，当reset_n=0时，计数器及读写都被清零（即：读写地址指针都指向0） 输出：out_data: 输出数据端口，位宽为8位;； full：FIFO状态信号，当full=1时，表明该FIFO存储器已经写满； empty：FIFO状态信号，当empty=1时，表明该FIFO存储器已经读空； FIFO满的情况下，不能再写，写指针不能加1； FIFO空的情况下，不能再读，读指针不能加1； 2 设计思想 由以上的系统框图和端口分析，我们将设计的重点定在了解决以下三个核心问题上： FIFO的存储体如何表示？ 如何实现“先进先出”的逻辑功能？ 如何知道FIFO内部使用了多少，是满是空？ 针对以上三个问题，我们所采取的方法是： 定义一个16×8的二维数组来表示FIFO的存储体。 为了实现“先进先出”的逻辑功能，我们定义了“读指针”及“写指针”，分别用来指示读操作与写操作的位置。 为了表示FIFO是满还是空，我们定义了一个计数器，用以标志FIFO已使用了多少空间。 在解决了以上三个重点问题以后，针对同步FIFO的逻辑功能，我们拟定了以下一个结构图，如图2所示： 图2 FIFO设计结构图 3．源码与注释 3.1源代码 我们在完成了之前两步的准备工作之后，进行了源码的设计，具体的代码如下： `define DEL 1 //为了使仿真接近真实情形，我们定义了从时钟到输出的延时 module sfifo(clock,reset_n,in_data,read_n,write_n,out_data,full,empty); //输入信号 input clock; //输入时钟 input reset_n; //复位信号，低有效 input[7:0] in_data; //输入的数据 input read_n; //读控制信号，低有效 input write_n; //写控制信号，低有效 //输出信号 output[7:0] out_data; //FIFO的输出数据 output full; //FIFO满标志信号 output empty; //FIFO空标志信号 //