FPGA 异步FIFO的问题

2019-03-25 10:47发布

最近要用到异步FIFO,谁有过这方面的经验?我的数据时间是40M和80M,主要是读写空满标准哪里不是很明白! 此帖出自小平头技术问答
友情提示: 此问题已得到解决,问题已经关闭,关闭后问题禁止继续编辑,回答。
9条回答
cscl
2019-03-26 13:41
具体情况具体分析
写时钟周期w_clk,
读时钟周期r_clk,
写时钟周期里,每B个时钟周期会有A个数据写入FIFO
读时钟周期里,每Y个时钟周期会有X个数据读出FIFO
则,FIFO的最小深度是?

首先,这道题不一定有解
有解的必要条件是在一定时间内(足够长),写入的数据数量一定要等于读出的数据数量
因此有:A/B * w_clk = X/Y * r_clk

其次,算出写数据的最大burst_length。考虑最坏情况
比如,如果条件给出,每100个写时钟,写入80个数据,那么在背靠背的情况下,burst_length = 2*80=160

最后,fifo_depth = burst_length - burst_length * X/Y * r_clk/w_clk

BTW:通常,为了安全起见,都会多留一些depth的余度

个人觉得,公式应该是这样:
A/(B * w_clk) = X/(Y * r_clk)

fifo_depth = burst_length - burst_length * X/Y * w_clk /r_clk


举例说明:
如果100个写时钟周期可以写入80个数据,10个读时钟可以读出8个数据
其中w_ck=5ns,r_ck=10ns

如果按照之前的公式,得出的深度为:fifo_depth = burst_length - burst_length * X/Y * r_ck/w_clk=160-160*8/10*2=-94,显然是不对的

实际上,考虑背靠背(20个clk不发数据+80clk发数据+80clk发数据+20个clk不发数据的200个clk)

这样在中间160个写时钟周期连续写的情况下,只能读出160*5/(10*10)*8=64个数据,所以FIFO的深度应该为160-64=96
也就是fifo_depth = burst_length - burst_length * X/Y * w_clk /r_clk=160-160*8/10*5/10=96

大家可以讨论一下,加深对这个问题的认识。


    原帖由 windzjy 于 2007-1-14 17:18 发表
    个人觉得,公式应该是这样:
    A/(B * w_clk) = X/(Y * r_clk)

    fifo_depth = burst_length - burst_length * X/Y * w_clk /r_clk


    举例说明:
    如果100个写时钟周期可以写入80个数据,10个读时钟可以读出 ...

我以前看到过这个公式,是用来计算同步fifo的。

你所举的那个例子, 如果呼入fifo的数据宽度和呼出相同的话,都设为w bit。那么呼如fifo的带宽就是200wbps,呼出fifo的带宽是100wbps。考虑链路利用率都是80%。那么呼入fifo的有效带宽是 160wbps。呼出fifo的带宽是80wbps。现在看到矛盾了,由于输入输出带宽不相等,进来永远比出去多,那么FIFO总是处于不断积累数据的状态。所以lz所举的这个例子并不合适。
应该提高读时钟的速率,使fifo两端的带宽匹配,在这个前提下才能计算出有解的fifo深度。

如果令wclk=rclk (以下内容中的clk表示时钟的频率,不是周期)。可使得读写带宽匹配。那么这个例子的答案是32
原因如下: 考虑背靠背的情况,160个wclk连续都写入了160个数据。而这160个wclk时间内,由于wclk=rclk,那么读出了(16/10 )×8=128个数据。有32个数据会被留在fifo里。那么fifo的最小深度就是32。

如果令wclk=200mhz,改为100个wclk里写入40个,rclk=100mhz,10个rclk里读出8个。那么fifo深度为48
续上:
讲数据带入公式 fifo_depth = burst_length - burst_length * X/Y * r_clk/w_clk
正好也是也是这个结果。所以我觉得公式是对的。
其实 A/B * w_clk = X/Y * r_clk 即 (A/B)*W_CLK=(X/Y)*R_CLK
所表达的含义就是 fifo的输入和输出带宽要匹配,其中A/B表示链路利用率,w_clk×width表示带宽,这里大概是默认输入输出的数据宽度相同,所以以wclk来代替带宽。 X/Y 和 r_clk 的含义也是这样:) 。在带宽匹配的前提下数据不会无限积累。

fifo_depth = burst_length - burst_length * (X/Y) * (r_clk/w_clk)公式是对的

续上:
fifo_depth = burst_length - burst_length * (X/Y) * (r_clk/w_clk) 作个变形,
得到 fifo_depth = burst_length - (burst_length /w_clk)*[r_clk*(x/y)]
其中(burst_length /w_clk) 表示这个burst的持续时间,r_clk*(x/y)表示读的实际速度。
两者的乘积自然就是这段时间读出的数据量。显然burst_length表示这段时间写入的数据量,两者的差为fifo中残留的数据,这个也就是理论上的fifo的最小深度。
实际应用中往往是以半空半满信号来指示fifo的空满状态的,所以实际设计fifo的时候会至少留下一个数据空间的深度裕量。

仔细看了一下发现自己的问题:
1,贴子中写时钟周期w_clk和读时钟周期r_clk并不是指的周期,而是指的频率
2,我举例不当,因该是wice3所说的那样,100个CLOCK写40个数据,这样在100个周期内
     写入的数据数量和读出的数据数量就一致了,不会造成溢出。

总结:
1,原公式还是对的,只是w_clk和r_clk意义描述的容易让人误解
2,又加深了对fifo的理解

有什么问题大家可以继续讨论。

一周热门 更多>