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  什么是FIFO?

  FIFO: First in, First out

代表先進(jìn)的數(shù)據(jù)先出 ，后進(jìn)的數(shù)據(jù)后出。

  為什么需要FIFO?

FIFO存儲器是系統(tǒng)的緩沖環(huán)節(jié)，如果沒有FIFO存儲器，整個系統(tǒng)就不可能正常工作。

  FIFO的功能可以概括為

  (1)對連續(xù)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行緩存，防止在進(jìn)機(jī)和存儲操作時丟失數(shù)據(jù);

  (2)數(shù)據(jù)集中起來進(jìn)行進(jìn)機(jī)和存儲，可避免頻繁的總線操作，減輕CPU的負(fù)擔(dān);

(3)允許系統(tǒng)進(jìn)行DMA操作，提高數(shù)據(jù)的傳輸速度。這是至關(guān)重要的一點，如果不采用DMA操作，數(shù)據(jù)傳輸將達(dá)不到傳輸要求，而且大大增加CPU的負(fù)擔(dān)，無法同時完成數(shù)據(jù)的存儲工作。

  FIFO的幾個重要概念

  讀寫時鐘：根據(jù)FIFO工作的時鐘域分為同步/異步FIFO。同步FIFO是指讀時鐘和寫時鐘為同一個時鐘在時鐘沿來臨時同時發(fā)生讀寫。異步FIFO讀寫時鐘不一致，讀寫相互獨立。

  讀寫控制：讀寫控制的使能

  滿信號：FIFO里面的信號數(shù)量達(dá)到了最大深度值

  空信號：FIFO里面的信號全部被讀出

  讀寫指針：總是指向下一個地址

深度：FIFO所能容納的最大信號數(shù)量

  如何通俗理解FIFO

其實FIFO理解起來很簡單，就像一個水池，如果寫通道打開了，就代表我們在加水，如果讀通道打開了就代表我們在放水，假如不間斷的加水和放水，如果加水速度比放水速度快，那FIFO 就會有滿的時候，如果滿了還繼續(xù)加水就會溢出overflow 如果放水速度比加水速度快 ，那么 FIFO就會有空的時候。

  FIFO的空滿檢測

  空信號：我們可以想象一下當(dāng)寫信號較慢的時候，讀信號較快，那么讀信號指針就會追上寫信號指針則會產(chǎn)生EMPTY的空信號?；蛘遰eset復(fù)位時也是空信號。

  滿信號：當(dāng)寫指針快于讀指針，寫信號較快，很容易使得寫指針越過最大深度后追上讀指針，那么就會產(chǎn)生滿溢出信號。

理解這兩種信號的機(jī)制并不難，但是使用起來就需要費功夫的。

  一般有兩種方法檢測：

  (1)Extra bit

  一般情況下深度為N=2^n的FIFO其地址的位寬為n，其讀寫地址的位寬也為n。共有N個存儲單元，若數(shù)據(jù)位寬為W則該FIFO的容量即為N*W bit。

  現(xiàn)在在指針中添加額外的位(extra bit，即地址的MSB)變?yōu)閚+1bit，該extra bit用于指示寫指針是否遞增并越過最后一個FIFO地址，若越過則將該MSB加1，其它位清零。對讀指針也進(jìn)行同樣的操作。如對于深度為8的FIFO，需要采用3+1bit是計數(shù)器：0000-1000、1001-1111，MSB作為折回標(biāo)志，而低3位作為地址指針。

  那么判斷機(jī)制為：

  *如果兩個指針的MSB不同，就說明寫指針比讀指針多折回一次：如r_addr=0000,且w_addr=1000,為滿;

  *如果兩個指針的MSB相同，就說明兩個指針折回次數(shù)相等。再者其余位相等(則說明FIFO為空。

  這個方法增加一位數(shù)據(jù)的開銷來獲得判斷。

  (2)設(shè)置計數(shù)器

  設(shè)置一個data_counter, 當(dāng)寫使能有效時每寫入一個data計數(shù)器同時加1;讀操作時，每讀出一個data時該計數(shù)器減1。如此，當(dāng)data_counter為0時FIFO空，當(dāng)data_counter計數(shù)至FIFO深度deep時，表示FIFO寫滿。

  由于計數(shù)器會占用額外的資源，當(dāng)FIFO較大時，可能會降低FIFO的讀寫速度。