FIFO是實現(xiàn)多位寬數(shù)據(jù)的異步跨時鐘域操作的常用方法，相比于握手方式，F(xiàn)IFO一方面允許發(fā)送端在每個時鐘周期都發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方面還可以對數(shù)據(jù)進行緩存。需要注意的是對FIFO控制信號的管理，以避免發(fā)生“寫滿”后繼續(xù)寫或“讀空”后繼續(xù)讀的狀況。這些控制信號包括寫時鐘域下的寫使能信號（wr_en，輸入）和寫滿標記信號（full，輸出），讀時鐘域下的讀使能信號（rd_en，輸入）和讀空標記信號（empty，輸出），如下圖所示。圖中黑色標記信號為必選信號如輸入/輸出數(shù)據(jù)信號2（din/dout），藍色標記信號為可選信號如快滿/快空信號（almost_full/almost_empty）。

無論是通過XPM方式（XPM_FIFO）還是IP方式（FIFO Generator），都需要注意，因為這里針對的是異步跨時鐘域情形，所以XPM應選擇xpm_fifo_async，使用IP時應選擇Independent Clocks，如下圖所示。

從約束層面看，無論是XPM_FIFO還是IP方式，都會有自帶的約束，如下圖所示。這些自帶約束包括set_max_delay，set_bus_skew和set_false_path，如圖中藍色方框內容所示。尤其要注意的是set_max_delay約束，由于其優(yōu)先級較set_clock_groups和set_false_path低，故要避免該約束被其所覆蓋，導致約束失效。

具體來說，如果wr_clk和rd_clk兩個時鐘域下除了通過FIFO隔離的路徑外，還有其他跨時鐘域路徑，對于這些跨時鐘域路徑，倘若直接采用set_clock_groups進行約束，如下圖所示，那么就會導致FIFO自帶的set_max_delay被覆蓋掉。這可通過命令report_exceptions查看，如下圖所示，注意圖中紅色方框標記。

在這種情形下，顯然不能再用set_clock_groups進行約束。那么該如何對這些跨時鐘域路徑約束呢？我們分情況討論。如果對這些跨時鐘域路徑操作使用的是XPM_CDC，那么Vivado會直接使用其自帶約束，這些自帶約束的作用域僅限于XPM_CDC，所以不會覆蓋FIFO自帶約束。如果對這些跨時鐘域路徑操作使用的是用戶模塊，那么在約束時，若確認為偽路徑，應使用set_false_path，同時-from和-to的對象應使用get_cells或get_pins獲取，而不能使用get_clocks獲取。如果cell較多，而且也無法用通配符完全匹配到，那么可以使用如下方式：即仍使用set_max_delay外加選項-datapath_only，-from和-to的對象仍通過get_clocks獲取，而延遲值可以填一個很大的值，如這里的50（代表50ns），這樣就等效于set_false_path。report_exceptions的結果也顯示FIFO自帶約束沒有被覆蓋，如下圖所示。

綜上所述，使用異步FIFO完成多位寬數(shù)據(jù)的跨時鐘域操作時，要注意FIFO自帶有set_max_delay約束，確保該約束不會被set_false_path或set_clock_groups所覆蓋，否則可能發(fā)生時序收斂，但系統(tǒng)不能正常工作的情形。

審核編輯：湯梓紅