• 【【萌新的FPGA学习之同步FIFO的代码与tb】】


    萌新的FPGA学习之同步FIFO的代码与tb

    对于FIFO的介绍在上一节
    在这里主要介绍要用如何的判断方法使得FIFO 确定空满
    空满信号产生
    为产生 FIFO 空满标志,引入 cnt 计数器,cnt 计数器用于指示 FIFO 内部存储数据
    个数。
    (1)当只有写操作时,cnt 加 1;只有读操作是,cnt 减 1;其他情况下,cnt 保持;
    (2)当 cnt 为 0 时,说明 FIFO 为空,empty 置位;
    (3)当 cnt 等于 FIFO 深度时,说明 FIFO 已满,full 置位

    下面附上同步 FIFO的代码

    //synchronous  fifo
    module FIFO_syn #(
        parameter 		WIDTH		=	16,                    //  the fifo wide
        parameter 		DEPTH		=	1024,                  //  deepth
        parameter 		ADDR_WIDTH	=	clogb2(DEPTH),         //  bit wide
        parameter 		PROG_EMPTY	=	100,                   //  this what we set to empty
        parameter 		PROG_FULL	=	800                     //  this what we set to full
      )
      (
        input   sys_clk                    ,
        input   sys_rst                    ,
        input   wr_en                      ,
        input   rd_en                      ,
        input   [WIDTH-1: 0] din           ,
        output  reg  full                  ,
        output  reg  empty                 ,         ///  1 is  real empty  0 is no empty
        output  reg  prog_full             ,
        output  reg  prog_empty            ,
        output  reg  [WIDTH-1:0]  dout     
      );
    
      //========================================================================================//
      //                              define parameter and internal signals                     //
      //======================================================================================//
      reg [WIDTH-1 : 0]          ram[DEPTH-1 : 0]   ;     // this we set a  15:0   total 1024 number ram
      reg [ADDR_WIDTH-1 : 0]     wr_addr            ;     // this is  write pointer
      reg [ADDR_WIDTH-1 : 0]     rd_addr            ;     // this is  read  pointer
      reg  [ADDR_WIDTH-1 : 0]     fifo_cnt          ;
    
      //=========================================================================================//
      //                             next  is  main code                                           //
      //=========================================================================================//
    
      //  we  set a function  let me to  count    the number
      function integer clogb2;                     //  remember integer has  symbol  reg  has no symbol
        input[31:0]value;
        begin
          value=value-1;
          for(clogb2=0;value>0;clogb2=clogb2+1)
            value=value>>1;
        end
      endfunction
      //   this  you can see from the  PPT 5-74
    
    
      //===================================================  next  is used to read
    
      always@(posedge sys_clk or posedge sys_rst)
      begin
        if(sys_rst)
          rd_addr		<=		{ADDR_WIDTH{1'b0}};
        else if(rd_en && !empty)
        begin
          rd_addr		<=		rd_addr+1'd1;
          dout		<=		ram[rd_addr];
        end
        else
        begin
          rd_addr		<=		rd_addr;
          dout		<=		dout;
        end
      end
    
    
    
    
      //===================================================  next  is used to write
      always@(posedge sys_clk  or posedge sys_rst)
      begin
        if(sys_rst == 1)
        begin
          wr_addr         <=    {ADDR_WIDTH{1'b0}}   ;         //  this  let pointer to zero
        end
        else if( wr_en  &&  !full )
        begin   // no full and  wr_en   and  whether to write prog_full there
          wr_addr          <=    wr_addr + 1'b1  ;
          ram[wr_addr]     <=    din             ;
        end
        else
          wr_addr          <=    wr_addr         ;
      end
    
    
    
    
    
      //==============================================================  next  is  used to set fifo_cnt
      always@(posedge sys_clk  or posedge sys_rst )
      begin
        if(sys_rst)
        begin
          fifo_cnt  <=  {ADDR_WIDTH{1'b0}};
        end
        else if(wr_en &&  !full  &&  !rd_en)
        begin
          fifo_cnt  <=   fifo_cnt + 1'b1 ;
        end
        else if(rd_en && !empty && !wr_en)
        begin
          fifo_cnt  <=  fifo_cnt - 1'b1 ;
        end
        else
          fifo_cnt  <=  fifo_cnt ;
      end
    
    
      //==========================================================     next is empty
      //  we set  counter  so  when the count is zero  empty
      always@(posedge sys_clk  or  posedge sys_rst)
      begin
        if(sys_rst == 1)
        begin
          empty <= 1'b1 ;      //  begin  we set empty to high
        end
        // there is  two possibilties first no write fifo_cnt is all zero
        //second is no write it will be change to zero  is just a will empty signal
        else
          empty <=  (!wr_en && (fifo_cnt[ADDR_WIDTH-1:1] == 'b0))&&((fifo_cnt[0] == 1'b0) || rd_en);
      end
    
    
    
      //============================================================  next is full
    
      always@(posedge sys_clk or posedge sys_rst)
      begin
        if(sys_rst)
          full	<=	1'b1;//reset:1
        else
          full	<=	(!rd_en	&&	(fifo_cnt[ADDR_WIDTH-1:1]=={(ADDR_WIDTH-1){1'b1}})) && ((fifo_cnt[0] == 1'b1) || wr_en);
      end
    
    
    
    
      //============================================================   next is prog_full
    
      //prog_full
      always@(posedge sys_clk or posedge sys_rst)
      begin
        if(sys_rst)
          prog_full<=	1'b1;//reset:1
        else if(fifo_cnt > PROG_FULL)
          prog_full<=	1'b1;
        else
          prog_full<=	1'b0;
      end
    
      //prog_empty
      always@(posedge sys_clk or posedge sys_rst)
      begin
        if(sys_rst)
          prog_empty<=1'b1;//reset:1
        else if(fifo_cnt < PROG_EMPTY)
          prog_empty<=1'b1;
        else
          prog_empty<=1'b0;
      end
    endmodule
    
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    tb

    
    ```dart
    `timescale 1ns/1ns
    module tb;
    parameter 			WIDTH		=	16		;
    parameter 			DEPTH		=	512    	;
    parameter 			ADDR_WIDTH	=	9       ;
    parameter 			PROG_EMPTY	=	100     ;
    parameter 			PROG_FULL	=	400     ;
    reg 				sys_clk		;
    reg 				sys_rst		;
    reg  [WIDTH-1:0]	din    		;
    reg 				wr_en  		;
    reg 				rd_en  		;
    reg	 [11:0]			cnt			;	
    wire [WIDTH-1:0]	dout		;
    wire 				full        ;
    wire 				empty       ;
    wire 				prog_full   ;
    wire 				prog_empty  ;
    
     
    initial	begin
    	sys_clk		=	0;
    	sys_rst		=	1;
    	#100
    	sys_rst		=	0;
    end
    always #5	sys_clk	=	~sys_clk;
     
    always @ (posedge sys_clk or posedge sys_rst)begin
    	if(sys_rst)
    		cnt			<=		'b0;
    	else
    		cnt			<=		cnt + 1'd1;
    end
    
    
    always @ (posedge sys_clk or posedge sys_rst)begin
    	if(sys_rst)begin
    		wr_en		<=		1'b0;
    		rd_en		<=		1'b0;
    		din			<=		16'b0;
    		end
    	else if(cnt >= 'd10 && cnt <= DEPTH + 'd40)begin
    		wr_en		<=		1'b1;
    		rd_en		<=		1'b0;
    		din			<=		din + 1'd1;
    		end
    	else if((cnt >= 'd100 + DEPTH) && (cnt <= 2*DEPTH + 'd140))begin
    		wr_en		<=		1'b0;
    		rd_en		<=		1'b1;
    		din			<=		'b0;
    		end
    	else begin
    		wr_en		<=		1'b0;
    		rd_en		<=		1'b0;
    		din			<=		'b0;
    		end
    end
    
    FIFO_syn#(
        .WIDTH       ( WIDTH       ),
        .DEPTH       ( DEPTH       ),
        .ADDR_WIDTH  ( ADDR_WIDTH  ),
        .PROG_EMPTY  ( PROG_EMPTY  ),
        .PROG_FULL   ( PROG_FULL   )
    )u_FIFO_syn(
        .sys_clk     ( sys_clk     ),
        .sys_rst     ( sys_rst     ),
        .wr_en       ( wr_en       ),
        .rd_en       ( rd_en       ),
        .din         ( din         ),
        .full        ( full        ),
        .empty       ( empty       ),
        .prog_full   ( prog_full   ),
        .prog_empty  ( prog_empty  ),
        .dout        ( dout        )
    
    );
    
    
    endmodule
    
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/weixin_50965981/article/details/134075003