fifo.rar_VHDLFIFO_fifo_fifoVHDL_fifovhdl

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5星 · 超过95%的资源 132 浏览量 2022-09-23 08:20:41 上传评论收藏 661B RAR 举报

在数字系统设计中，FIFO（First In First Out，先进先出）是一种常见的存储结构，广泛应用于数据通信、缓存管理、接口传输等领域。在 FPGA（Field-Programmable Gate Array）或 ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）设计中，VHDL（VHSIC Hardware Description Language，超高速集成电路硬件描述语言）是编写硬件描述代码的标准语言之一。本压缩包"fifo.rar"包含了一个用VHDL编写的FIFO实现，名为"FIFO_fifo_fifo"，以及相关的VHDL代码和文档"fifo.txt"。 FIFO的基本工作原理是遵循先进先出的原则，即最早存入的数据最早被读出。在VHDL中，实现FIFO通常涉及以下几个关键组件： 1. **存储器（Memory）**：FIFO的核心是存储数据的内存单元，可以是RAM（Random Access Memory）或ROM（Read-Only Memory），用于保存输入数据，并按照特定顺序读取。 2. **读写指针（Read and Write Pointer）**：两个指针分别跟踪读取和写入的位置。当写指针超过读指针时，FIFO被认为是满的；当读指针追上写指针时，FIFO被认为是空的。 3. **状态机（State Machine）**：控制FIFO的读写操作，确保在正确的时间进行数据的存取，避免读写冲突。 4. **数据接口（Data Interface）**：定义FIFO与外部系统之间的数据交互，包括数据宽度、读写使能信号等。 5. **深度配置（Depth Configuration）**：描述FIFO能存储多少个数据项，这在VHDL代码中可以通过参数化设置，允许根据实际应用需求灵活调整。 6. **空/满标志（Empty/Full Flags）**：提供状态信息，表明FIFO当前是否为空或已满，这对于系统中的其他模块进行决策非常重要。 7. **同步逻辑（Synchronization Logic）**：确保读写操作在时钟边沿正确同步，防止竞争冒险和数据丢失。 "fifo.txt"文档可能包含了关于如何实现上述组件的详细描述，包括代码解释、设计思路以及测试平台的搭建。通过VHDL代码，你可以学习到如何使用进程（Process）、并行结构（Parallel Structure）、条件语句（Conditional Statements）等VHDL语法来构建一个功能完备的FIFO。为了验证FIFO的设计，通常需要进行仿真（Simulation），使用工具如ModelSim、Vivado Simulator等，创建激励源，观察FIFO的行为是否符合预期。此外，如果是在FPGA环境中，还需要进行综合（Synthesis）、适配（Place & Route）和下载（Programming）等步骤，将VHDL代码转化为硬件电路。学习并理解这个VHDL FIFO实现，对于提升数字系统设计和VHDL编程能力大有裨益。无论是学术研究还是工业应用，掌握FIFO的原理和实现方法都是硬件设计者必备的技能之一。

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library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity fifo is generic( w: integer :=8; k: integer :=8 ); port (clk,reset,wr,rd :in std_logic; din :in std_logic_vector( k-1 downto 0); dout :out std_logic_vector( k-1 downto 0); full,empty :out std_logic); end fifo; architecture fifo_arch of fifo is type memory is array (0 to w-1) of std_logic_vector( k-1 downto 0); signal ram:memory; signal wp,rp: integer range 0 to w-1; signal in_full,in_empty:std_logic; begin process(clk) begin if rising_edge(clk) then if (wr=''0'' and in_full=''0'') then ram(wp)<=din; end if; end if; end process; process(clk,reset) begin if (reset=''1'') then wp<=0; elsif rising_edge(clk) then if (wr=''0'' and in_full=''0'') then if(wp=w-1) then wp<=0; else wp<=wp+1; end if; end if; end if; end process; process(clk,reset) begin if (reset=''1'') then rp<=w-1; elsif rising_edge(clk) then if (rd=''0'' and in_empty=''0'') then if(rp=w-1) then rp<=0; else rp<=rp+1; end if; end if; end if; end process; process(clk,reset) begin if (reset=''1'') then in_empty<=''1''; elsif rising_edge(clk) then if ((rp=wp-2 or (rp=w-1 and wp=1) or (rp=w-2 and wp=0)) and (rd=''0'' and wr=''1''))then in_empty<=''1''; elsif (in_empty=''1'' and wr=''0'') then in_empty<=''0''; end if; end if; end process; process(clk,reset) begin if (reset=''1'') then in_full<=''0''; elsif rising_edge(clk) then if (rp=wp and wr=''0'' and rd=''1'') then in_full<=''1''; elsif (in_full=''1'' and rd=''0'') then in_full<=''0''; end if; end if; end process; full<=in_full; empty<=in_empty; dout<=ram(rp) when rd=''0'' ; end fifo_arch;

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