FIFO，先進先出。在FPGA中使用的FIFO一般是指對數(shù)據(jù)的存儲具有先進先出的緩沖器，F(xiàn)IFO與普通的存儲器的不同在于它沒有讀寫地址線。舉個例子，當FPGA從外部傳感器讀取到一連串數(shù)據(jù)時，首先被寫入FIFO中，然后FPGA再以UART串口通信依次將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。因為傳感器采集數(shù)據(jù)的速度很快，比如當傳感器使用SPI通信協(xié)議，以2M的SPI數(shù)據(jù)速率讀取時，串口使用9600的波特率肯定跟不上，因此需要先將從傳感器處采集的數(shù)據(jù)使用FIFO緩存起來，然后再使用串口緩慢發(fā)送出去。

01 單時鐘FIFO

單時鐘FIFO具有一個獨立的時鐘端口，所有輸入信號的讀取都是在該時鐘端口信號的上升沿進行的，所有輸出信號的變化也是在該時鐘信號的上升沿的控制下進行的，單時鐘FIFO的所有輸入輸出信號基本都是和時鐘信號同步。

data為寫入的數(shù)據(jù)，此處為8位。然后wrreq為請求寫操作，rdreq為請求讀操作，clock為時鐘信號。q為輸出端，8位數(shù)據(jù)的輸出端。full為滿標志，當fifo緩沖器存儲數(shù)據(jù)溢滿時，full端將輸出高電平。almost_full為接近滿標志信號，當存儲的數(shù)據(jù)即將要滿時，almost_full端將輸出高電平以阻止寫操作繼續(xù)向fifo中寫數(shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)溢出。empty則為空標志位，當fifo中數(shù)據(jù)全部讀取完后，empty端便會輸出高電平用來標記，almost_empty便是在fifo即將要空時便會發(fā)出高電平，以阻止fifo的讀操作繼續(xù)從fifo中讀取數(shù)據(jù)。usedw為fifo中的字數(shù)，sclr為異步清零端口。

02 IP核使用

首先創(chuàng)建一個FIFO的工程保持在prj下，并在prj下新建一個ip的文件夾。點擊Tools -> MegaWizard Plug-In Manager。

選擇創(chuàng)建一個新的，然后如下圖，在左邊搜索框輸入FIFO，然后選擇第一項，選擇后在右邊的路徑中輸入地址ip并以fifo.v保持。

接下來如下圖，首先設(shè)置數(shù)據(jù)的位寬及深度，此處設(shè)置數(shù)據(jù)位寬為8位，數(shù)據(jù)深度為256words（及多少個數(shù)據(jù)）。

然后接下來設(shè)置需要的端口，根據(jù)01中的結(jié)構(gòu)圖，這里需要選擇full滿、empty空、以及接近滿almost_full、接近空almost_empty和異步清零端sclr。在接近滿與接近空處需要設(shè)置閾值，即到達多少時接近滿端口開始輸出標志信號，這里設(shè)置數(shù)據(jù)寫操作達到254words時接近滿標志開始標記，數(shù)據(jù)讀操作在usedw為2時接近空端口開始標記。

下圖便是讀操作請求確認信號的兩種模式，一個是普通模式一個是前顯模式。

選擇器件優(yōu)化方式是面積優(yōu)先還是速度優(yōu)先，更換可以看到資源占用率是不一樣的，選擇速度優(yōu)先必然使用資源會上升。

然后便一直next后finish創(chuàng)建完成。

這時轉(zhuǎn)回界面便可看到生成ip的fifo.v文件，然后便開始書寫激勵仿真文件。

首先還是例化需要仿真的文件，然后仿真時鐘并在仿真文件中與例化程序進行連線。

接下來便是定義常量i，寫一個for循環(huán)，i自加寫請求wrreq置1將i的值寫入數(shù)據(jù)data中，usedw中數(shù)據(jù)深度開始依次增多，等256個words寫完之后，寫請求關(guān)閉，然后開始讀操作，同樣的i從零自加到255，然后將讀請求置1開啟，系統(tǒng)便開始從輸出端q中依次輸出data中的數(shù)據(jù)，同時usedw中的數(shù)據(jù)深度也開始一次減少。

接下來看仿真波形圖：

此處是綜合仿真圖，前半部分是寫操作的波形圖，后半部分便是讀操作的波形圖。

上圖這部分為寫操作，圖中可以看到i每個周期自加1，i的值便賦給數(shù)據(jù)data，然后usedw便是統(tǒng)計此時data中的數(shù)據(jù)多少即深度，在usedw為2時可以看到almost_empty接近空出現(xiàn)一個下降沿，在data中開始寫入數(shù)據(jù)時，寫請求wrreq產(chǎn)生高電平。

此處可以看出，在深度usedw自加至254時，接近滿端almost_full便會產(chǎn)生上升沿用來標記，計滿后full端產(chǎn)生上升沿，寫操作結(jié)束。

上圖為讀操作，這里隨著i的自加輸出端q開始依次輸出data中的數(shù)據(jù)，然后usedw隨著data中的數(shù)據(jù)被讀取便開始自減。

后面可以看出，當深度usedw為2時，接近空端almost_empty產(chǎn)生上升沿，清空后empty也產(chǎn)生上升沿，讀操作結(jié)束。