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1、本(běn)視頻詳细(xì)講解(jiě)了(le)如(rú)何正(zhèng)确的(de)看(kàn)懂 信(xìn)号(hào)波(bō)形
第(dì)四(sì)章(zhāng) FPGA至(zhì)簡設計(jì)法規範
第(dì)1节(jié) 波(bō)形图(tú)規則
至(zhì)簡設計(jì)法曾在(zài)D觸發(fà)器的(de)相關(guān)知識講解(jiě)中(zhōng)，詳细(xì)的(de)描述了(le)如(rú)何看(kàn)FPGA信(xìn)号(hào)的(de)波(bō)形。針(zhēn)对(duì)波(bō)形的(de)規則，只(zhī)需記(jì)住一(yī)點(diǎn)：时(shí)鐘(zhōng)上(shàng)升(shēng)沿看(kàn)信(xìn)号(hào)，看(kàn)到(dào)的(de)是(shì)信(xìn)号(hào)變(biàn)化(huà)前(qián)的(de)值。这(zhè)是(shì)什麼(me)意(yì)思(sī)呢？就(jiù)是(shì)说(shuō)在(zài)每一(yī)个(gè)时(shí)鐘(zhōng)上(shàng)升(shēng)沿查看(kàn)信(xìn)号(hào)时(shí)，如(rú)果(guǒ)信(xìn)号(hào)的(de)值發(fà)生(shēng)了(le)改變(biàn)，那(nà)麼(me)此(cǐ)时(shí)的(de)信(xìn)号(hào)值为(wèi)信(xìn)号(hào)改變(biàn)前(qián)的(de)值。還(huán)沒(méi)有(yǒu)理解(jiě)或(huò)者(zhě)非(fēi)常感(gǎn)興趣的(de)朋友，可(kě)以(yǐ)查找(zhǎo)对(duì)應(yìng)章(zhāng)节(jié)仔细(xì)学習相關(guān)內(nèi)容。
下(xià)面(miàn)来(lái)舉例说(shuō)明(míng)一(yī)下(xià)，观察图(tú)2.4-1中(zhōng)第(dì)4个(gè)时(shí)鐘(zhōng)上(shàng)升(shēng)沿相應(yìng)的(de)信(xìn)号(hào)變(biàn)化(huà)可(kě)以(yǐ)看(kàn)到(dào)在(zài)第(dì)4个(gè)时(shí)鐘(zhōng)上(shàng)升(shēng)沿，信(xìn)号(hào)a和(hé)信(xìn)号(hào)c發(fà)生(shēng)了(le)改變(biàn)。信(xìn)号(hào)a由(yóu)1變(biàn)为(wèi)0，信(xìn)号(hào)c由(yóu)0變(biàn)为(wèi)1，此(cǐ)时(shí)的(de)信(xìn)号(hào)值應(yìng)該看(kàn)變(biàn)化(huà)前(qián)的(de)值，因(yīn)此(cǐ)在(zài)第(dì)4个(gè)时(shí)鐘(zhōng)上(shàng)升(shēng)沿信(xìn)号(hào)a的(de)值为(wèi)1，信(xìn)号(hào)c的(de)值为(wèi)0。再来(lái)观察第(dì)5个(gè)时(shí)鐘(zhōng)的(de)上(shàng)升(shēng)沿，可(kě)以(yǐ)看(kàn)出(chū)信(xìn)号(hào)b和(hé)信(xìn)号(hào)c發(fà)生(shēng)了(le)改變(biàn)。同(tóng)樣(yàng)的(de)，此(cǐ)时(shí)信(xìn)号(hào)值为(wèi)變(biàn)化(huà)前(qián)的(de)值，即信(xìn)号(hào)b的(de)值为(wèi)1，信(xìn)号(hào)c的(de)值也(yě)为(wèi)1。
图(tú)2.4-1波(bō)形图(tú)規則示例1
再来(lái)看(kàn)图(tú)2.4-2，在(zài)第(dì)5个(gè)时(shí)鐘(zhōng)上(shàng)升(shēng)沿处观察信(xìn)号(hào)dout和(hé)信(xìn)号(hào)cnt的(de)值。根(gēn)據(jù)規則可(kě)知信(xìn)号(hào)要(yào)取(qǔ)變(biàn)化(huà)之前(qián)的(de)值，即信(xìn)号(hào)dout取(qǔ)值为(wèi)1，同(tóng)樣(yàng)的(de)道(dào)理，信(xìn)号(hào)cnt的(de)取(qǔ)值同(tóng)樣(yàng)为(wèi)1，并不(bù)是(shì)2。
图(tú)2.4-2波(bō)形图(tú)規則示例2
以(yǐ)上(shàng)就(jiù)是(shì)观察波(bō)形的(de)規則，只(zhī)要(yào)記(jì)住在(zài)不(bù)确定(dìng)的(de)信(xìn)号(hào)处均選擇前(qián)面(miàn)的(de)信(xìn)号(hào)，就(jiù)一(yī)定(dìng)不(bù)会(huì)出(chū)錯。當然，該方(fāng)法的(de)使用(yòng)前(qián)提(tí)是(shì)所(suǒ)有(yǒu)信(xìn)号(hào)都是(shì)同(tóng)步信(xìn)号(hào)且波(bō)形是(shì)理想(xiǎng)的(de)波(bō)形，不(bù)然一(yī)切(qiè)都是(shì)空談。該方(fāng)法的(de)具體(tǐ)原理解(jiě)釋可(kě)以(yǐ)參考学習至(zhì)簡設計(jì)法D觸發(fà)器中(zhōng)波(bō)形查看(kàn)的(de)相關(guān)內(nèi)容。
第(dì)2节(jié) 計(jì)數器規範
計(jì)數器設計(jì)是(shì)FPGA設計(jì)的(de)核心(xīn)，計(jì)數器架構是(shì)FPGA設計(jì)最(zuì)常用(yòng)的(de)架構之一(yī)，也(yě)是(shì)至(zhì)簡設計(jì)法的(de)核心(xīn)部(bù)分(fēn)。計(jì)數器架構并不(bù)難，只(zhī)要(yào)認真(zhēn)学習这(zhè)部(bù)分(fēn)內(nèi)容，相信(xìn)廣大初学者(zhě)也(yě)能(néng)掌握FPGA設計(jì)的(de)精髓。本(běn)書(shū)在(zài)这(zhè)里(lǐ)也(yě)会(huì)提(tí)供通(tòng)过(guò)一(yī)些項目練習来(lái)進(jìn)行鞏固学習。
本(běn)章(zhāng)主(zhǔ)要(yào)介紹至(zhì)簡設計(jì)法的(de)計(jì)數器規則。
下(xià)面(miàn)是(shì)至(zhì)簡設計(jì)法的(de)計(jì)數器模板樣(yàng)式，其包(bāo)括三(sān)段(duàn)：計(jì)數器的(de)always語(yǔ)句(jù)，加1条(tiáo)件(jiàn)的(de)定(dìng)義以(yǐ)及(jí)結束(shù)条(tiáo)件(jiàn)的(de)定(dìng)義。
- 任何計(jì)數器都有(yǒu)三(sān)个(gè)要(yào)素：初值、加1条(tiáo)件(jiàn)和(hé)結束(shù)值。
- 初值：計(jì)數器的(de)默認值或(huò)者(zhě)開(kāi)始計(jì)數的(de)值。
- 加1条(tiáo)件(jiàn)：計(jì)數器執行加1的(de)条(tiáo)件(jiàn)。
- 結束(shù)值：計(jì)數器計(jì)數周期(qī)的(de)最(zuì)後(hòu)一(yī)个(gè)值。
-
設計(jì)計(jì)數器，要(yào)逐一(yī)考慮这(zhè)三(sān)个(gè)要(yào)素，一(yī)般是(shì)先(xiān)考慮初值、再考慮加1条(tiáo)件(jiàn)，最(zuì)後(hòu)再考慮結束(shù)值。
- 計(jì)數器的(de)默認值和(hé)計(jì)數器的(de)初始值一(yī)定(dìng)要(yào)为(wèi)0，这(zhè)是(shì)至(zhì)簡設計(jì)法規範的(de)統一(yī)要(yào)求。衆所(suǒ)周知，一(yī)般編程語(yǔ)言計(jì)數都是(shì)從0開(kāi)始的(de)，0計(jì)第(dì)1个(gè)數，1計(jì)第(dì)2个(gè)數，以(yǐ)此(cǐ)類(lèi)推。至(zhì)簡設計(jì)法也(yě)參考这(zhè)種(zhǒng)做法，計(jì)數器從0開(kāi)始進(jìn)行計(jì)數。
-
所(suǒ)有(yǒu)計(jì)數器都統一(yī)從0開(kāi)始計(jì)數有(yǒu)助于(yú)同(tóng)学们(men)閱读(dú)理解(jiě)、方(fāng)便使用(yòng)，如(rú)此(cǐ)一(yī)来(lái)，同(tóng)学们(men)不(bù)需要(yào)從头(tóu)看(kàn)具體(tǐ)代(dài)碼就(jiù)能(néng)清(qīng)楚这(zhè)个(gè)數值的(de)含義。
假定(dìng)加1条(tiáo)件(jiàn)为(wèi)add_cnt，計(jì)數器當前(qián)值为(wèi)cnt，則
- add_cnt&&cnt==x-1表(biǎo)示計(jì)數器計(jì)數到(dào)x个(gè)。
-
cnt==x-1不(bù)能(néng)表(biǎo)示計(jì)數器計(jì)數到(dào)x个(gè)。
計(jì)數器是(shì)從0開(kāi)始計(jì)數的(de)，因(yīn)此(cǐ)計(jì)數器的(de)默認值即初始值是(shì)0。那(nà)麼(me)當計(jì)數器的(de)值为(wèi)0时(shí)要(yào)如(rú)何區(qū)分(fēn)这(zhè)是(shì)開(kāi)始計(jì)數的(de)第(dì)1个(gè)值，還(huán)是(shì)并未計(jì)數的(de)默認值呢？
这(zhè)種(zhǒng)情(qíng)況下(xià)可(kě)以(yǐ)通(tòng)过(guò)加1条(tiáo)件(jiàn)来(lái)進(jìn)行區(qū)分(fēn)。當加1条(tiáo)件(jiàn)无效时(shí)，計(jì)數器值为(wèi)0表(biǎo)示未開(kāi)始計(jì)數，此(cǐ)时(shí)的(de)0为(wèi)默認值；當加1条(tiáo)件(jiàn)有(yǒu)效时(shí)，計(jì)數器值为(wèi)0表(biǎo)示計(jì)的(de)第(dì)1个(gè)數。同(tóng)理，當cnt==x-1，不(bù)能(néng)表(biǎo)示計(jì)數到(dào)x；只(zhī)有(yǒu)當cnt==x-1且加1条(tiáo)件(jiàn)有(yǒu)效时(shí)，才表(biǎo)示計(jì)數到(dào)x。
因(yīn)此(cǐ)，當add_cnt&&cnt==5-1时(shí)，表(biǎo)示計(jì)數到(dào)5个(gè)。而(ér)當add_cnt==0&&cnt==5-1时(shí)，不(bù)能(néng)表(biǎo)示計(jì)數到(dào)5个(gè)。
計(jì)數器的(de)結束(shù)条(tiáo)件(jiàn)必須同(tóng)时(shí)滿足加1条(tiáo)件(jiàn)。假定(dìng)add_cnt为(wèi)加1条(tiáo)件(jiàn)，cnt为(wèi)當前(qián)計(jì)數器值，如(rú)果(guǒ)要(yào)計(jì)5个(gè)數，那(nà)麼(me)結束(shù)值應(yìng)該是(shì)4，但是(shì)結束(shù)条(tiáo)件(jiàn)并不(bù)是(shì)cnt==4，而(ér)是(shì)add_cnt&&cnt==4。因(yīn)为(wèi)根(gēn)據(jù)規則3可(kě)知cnt==4不(bù)能(néng)表(biǎo)示計(jì)數到(dào)5个(gè)，只(zhī)有(yǒu)add_cnt&&cnt==4时(shí)，才表(biǎo)示計(jì)數到(dào)5个(gè)。
为(wèi)了(le)更(gèng)好(hǎo)地(dì)閱读(dú)代(dài)碼，至(zhì)簡設計(jì)法規定(dìng)結束(shù)值必須是(shì)x-1的(de)形式。即add_cnt&&cnt==4要(yào)写成(chéng)add_cnt&&cnt==5-1。这(zhè)里(lǐ)的(de)“5”表(biǎo)示計(jì)數數量(liàng)，“-1”則是(shì)固定(dìng)格式。有(yǒu)了(le)这(zhè)个(gè)約定(dìng)後(hòu)計(jì)數的(de)邊(biān)界直(zhí)观清(qīng)晰。至(zhì)簡設計(jì)法多(duō)年(nián)的(de)項目实踐發(fà)現(xiàn)：无論多(duō)麼(me)有(yǒu)經(jīng)验(yàn)的(de)工程师(shī)，对(duì)于(yú)邊(biān)界值總(zǒng)会(huì)要(yào)多(duō)花一(yī)些心(xīn)思(sī)来(lái)考慮。因(yīn)此(cǐ)，至(zhì)簡設計(jì)法索性(xìng)就(jiù)制定(dìng)了(le)这(zhè)个(gè)規則使得工程师(shī)不(bù)需要(yào)再考慮邊(biān)界条(tiáo)件(jiàn)。
當要(yào)從計(jì)數器取(qǔ)某个(gè)數时(shí)，例如(rú)要(yào)取(qǔ)計(jì)數器第(dì)5个(gè)數，很容易就(jiù)写成(chéng)cnt==5-1，这(zhè)一(yī)写法是(shì)不(bù)正(zhèng)确的(de)。正(zhèng)确的(de)写法是(shì)（加1条(tiáo)件(jiàn)）&&（cnt==計(jì)數值-1），如(rú)add_cnt&&cnt==5-1。原因(yīn)可(kě)以(yǐ)參考計(jì)數器規則3的(de)说(shuō)明(míng)。
每轮計(jì)數器周期(qī)結束(shù)後(hòu)，計(jì)數器必須變(biàn)回(huí)0，这(zhè)是(shì)为(wèi)了(le)使計(jì)數器能(néng)够循环(huán)重(zhòng)複計(jì)數。
邊(biān)界值的(de)設計(jì)通(tòng)常都要(yào)花費一(yī)些心(xīn)思(sī)，而(ér)且容易出(chū)錯。为(wèi)此(cǐ)，至(zhì)簡設計(jì)法規範約定(dìng)，如(rú)果(guǒ)需要(yào)限定(dìng)範圍时(shí)，推薦使用(yòng)“>=”和(hé)“<”两(liǎng)種(zhǒng)符号(hào)。例如(rú)要(yào)取(qǔ)前(qián)8个(gè)數，那(nà)麼(me)就(jiù)取(qǔ)cnt>=0&&cnt<8。注意(yì)，一(yī)定(dìng)是(shì)“大于(yú)等于(yú)”和(hé)“小于(yú)”符号(hào)，而(ér)不(bù)能(néng)使用(yòng)“大于(yú)”、“小于(yú)等于(yú)”符号(hào)。
該規則參考編程里(lǐ)的(de)for循环(huán)語(yǔ)句(jù)。假如(rú)要(yào)循环(huán)8次(cì)，for循环(huán)的(de)条(tiáo)件(jiàn)通(tòng)常会(huì)写成(chéng)“i=0;i<8;i++”，0为(wèi)開(kāi)始值，8为(wèi)循环(huán)个(gè)數。當然，也(yě)可(kě)以(yǐ)写成(chéng)“i=0;i<=7;i++”，但这(zhè)些數字(zì)的(de)意(yì)義就(jiù)變(biàn)得令人(rén)費解(jiě)了(le)，虽然知道(dào)7是(shì)從8-1得来(lái)的(de)，但此(cǐ)时(shí)“-1”就(jiù)顯得画(huà)蛇添足，在(zài)設計(jì)中(zhōng)不(bù)必多(duō)此(cǐ)一(yī)舉。
至(zhì)簡設計(jì)法規定(dìng)計(jì)數器代(dài)碼包(bāo)括三(sān)段(duàn)。
第(dì)一(yī)段(duàn)，写出(chū)計(jì)數器的(de)always段(duàn)。
模板如(rú)下(xià)所(suǒ)示：
同(tóng)学们(men)有(yǒu)沒(méi)有(yǒu)發(fà)現(xiàn)上(shàng)述模板的(de)特(tè)點(diǎn)？这(zhè)个(gè)模板只(zhī)需要(yào)填两(liǎng)項內(nèi)容：加1条(tiáo)件(jiàn)和(hé)結束(shù)条(tiáo)件(jiàn)。假定(dìng)加1条(tiáo)件(jiàn)为(wèi)add_cnt，結束(shù)条(tiáo)件(jiàn)为(wèi)end_cnt，則代(dài)碼變(biàn)成(chéng)：
至(zhì)此(cǐ)就(jiù)完成(chéng)了(le)該always的(de)設計(jì)，是(shì)不(bù)是(shì)很簡單？只(zhī)要(yào)确定(dìng)好(hǎo)条(tiáo)件(jiàn)命名，就(jiù)完成(chéng)了(le)这(zhè)段(duàn)設計(jì)代(dài)碼。
第(dì)二(èr)段(duàn)，用(yòng)assign写出(chū)加1条(tiáo)件(jiàn)。
在(zài)此(cǐ)階(jiē)段(duàn)，只(zhī)需要(yào)确認好(hǎo)計(jì)數器的(de)加1条(tiáo)件(jiàn)。假設計(jì)數器的(de)加1条(tiáo)件(jiàn)为(wèi)a=2，則代(dài)碼为(wèi)：
第(dì)三(sān)段(duàn)，用(yòng)assign写出(chū)結束(shù)条(tiáo)件(jiàn)。
在(zài)此(cǐ)階(jiē)段(duàn)只(zhī)需要(yào)确認好(hǎo)計(jì)數器的(de)結束(shù)值。參考計(jì)數器規則5的(de)要(yào)求，結束(shù)条(tiáo)件(jiàn)的(de)形式一(yī)定(dìng)是(shì)：（加1条(tiáo)件(jiàn)）&&（cnt==計(jì)數值-1）。假設計(jì)數器的(de)要(yào)計(jì)數10个(gè)，則代(dài)碼为(wèi)：
至(zhì)此(cǐ)就(jiù)完成(chéng)了(le)計(jì)數器代(dài)碼的(de)設計(jì)。回(huí)顧一(yī)下(xià)，这(zhè)段(duàn)代(dài)碼特(tè)點(diǎn)就(jiù)是(shì)：每次(cì)只(zhī)考慮一(yī)件(jiàn)事(shì)，按照这(zhè)一(yī)要(yào)求可(kě)以(yǐ)很容易地(dì)完成(chéng)代(dài)碼設計(jì)。
在(zài)設計(jì)中(zhōng)虽然对(duì)計(jì)數器進(jìn)行編碼，但一(yī)般計(jì)數器并不(bù)是(shì)最(zuì)終(zhōng)目的(de)，最(zuì)終(zhōng)目的(de)是(shì)各(gè)種(zhǒng)輸出(chū)信(xìn)号(hào)。設計(jì)計(jì)數器是(shì)为(wèi)了(le)方(fāng)便産生(shēng)这(zhè)些輸出(chū)信(xìn)号(hào)（包(bāo)括中(zhōng)間(jiān)信(xìn)号(hào)），并且能(néng)够從計(jì)數器獲取(qǔ)變(biàn)化(huà)条(tiáo)件(jiàn)。例如(rú)信(xìn)号(hào)dout在(zài)計(jì)數到(dào)6时(shí)拉高(gāo)，則其變(biàn)1条(tiáo)件(jiàn)是(shì)：add_cnt&&cnt==6-1。
假設有(yǒu)两(liǎng)个(gè)信(xìn)号(hào)：dout0在(zài)計(jì)數到(dào)6时(shí)拉高(gāo)，dout1在(zài)計(jì)數到(dào)7时(shí)拉高(gāo)。一(yī)種(zhǒng)設計(jì)方(fāng)法是(shì)dout0的(de)變(biàn)1条(tiáo)件(jiàn)是(shì)add_cnt&&cnt==6-1，dout1的(de)變(biàn)1条(tiáo)件(jiàn)設定(dìng)为(wèi)dout0==1，这(zhè)樣(yàng)dout1就(jiù)是(shì)間(jiān)接與(yǔ)計(jì)數器对(duì)齊。至(zhì)簡設計(jì)法不(bù)建議采用(yòng)这(zhè)種(zhǒng)方(fāng)法，在(zài)設計(jì)中(zhōng)建議信(xìn)号(hào)一(yī)律與(yǔ)計(jì)數器对(duì)齊，dout1的(de)變(biàn)1条(tiáo)件(jiàn)應(yìng)該改为(wèi)：add_cnt&&cnt==7-1。
如(rú)无特(tè)别说(shuō)明(míng)計(jì)數器的(de)命名都要(yào)符合規範，加1条(tiáo)件(jiàn)的(de)前(qián)綴为(wèi)“add_”，結束(shù)条(tiáo)件(jiàn)的(de)前(qián)綴为(wèi)“end_”。
減1計(jì)數器在(zài)項目中(zhōng)應(yìng)用(yòng)也(yě)較为(wèi)廣泛。但至(zhì)簡設計(jì)法建議在(zài)学習階(jiē)段(duàn)暫时(shí)不(bù)用(yòng)減1計(jì)數器，進(jìn)入(rù)公司或(huò)者(zhě)已經(jīng)在(zài)做項目的(de)情(qíng)況下(xià)根(gēn)據(jù)公司具體(tǐ)要(yào)求而(ér)定(dìng)。
以(yǐ)上(shàng)就(jiù)是(shì)至(zhì)簡設計(jì)法的(de)計(jì)數器規則。計(jì)數看(kàn)似簡單，但要(yào)用(yòng)好(hǎo)卻并非(fēi)易事(shì)。至(zhì)簡設計(jì)法強(qiáng)調，真(zhēn)正(zhèng)掌握計(jì)數器的(de)使用(yòng)需要(yào)多(duō)实踐，至(zhì)簡設計(jì)法也(yě)会(huì)为(wèi)提(tí)供大量(liàng)的(de)实踐項目進(jìn)行練習，從而(ér)讓同(tóng)学们(men)掌握、搞透計(jì)數器的(de)設計(jì)。
狀态機(jī)是(shì)數字(zì)電(diàn)路(lù)設計(jì)中(zhōng)的(de)一(yī)个(gè)非(fēi)常重(zhòng)要(yào)組成(chéng)部(bù)分(fēn)，也(yě)是(shì)貫穿于(yú)整个(gè)設計(jì)始終(zhōng)的(de)最(zuì)基本(běn)設計(jì)思(sī)想(xiǎng)和(hé)設計(jì)方(fāng)法。在(zài)現(xiàn)代(dài)數字(zì)系(xì)統設計(jì)中(zhōng)狀态機(jī)的(de)設計(jì)对(duì)系(xì)統的(de)高(gāo)速性(xìng)能(néng)、高(gāo)可(kě)靠性(xìng)、高(gāo)稳定(dìng)性(xìng)都具有(yǒu)決定(dìng)性(xìng)的(de)作用(yòng)。熟練掌握狀态機(jī)的(de)設計(jì)後(hòu)在(zài)數字(zì)電(diàn)路(lù)的(de)設計(jì)中(zhōng)必能(néng)达(dá)到(dào)事(shì)半功倍的(de)效果(guǒ)。
前(qián)一(yī)节(jié)中(zhōng)介紹了(le)計(jì)數器的(de)規範。其实計(jì)數器本(běn)質(zhì)上(shàng)也(yě)可(kě)以(yǐ)認为(wèi)是(shì)一(yī)个(gè)狀态機(jī)，只(zhī)不(bù)过(guò)計(jì)數器是(shì)用(yòng)數字(zì)来(lái)區(qū)分(fēn)不(bù)同(tóng)狀态而(ér)已。
那(nà)麼(me)在(zài)設計(jì)中(zhōng)什麼(me)时(shí)候使用(yòng)計(jì)數器，什麼(me)时(shí)候会(huì)使用(yòng)狀态機(jī)呢？
如(rú)果(guǒ)是(shì)順序处理或(huò)是(shì)簡單的(de)流程控制，例如(rú)其步驟是(shì)0->1->2->3->0，这(zhè)个(gè)时(shí)候用(yòng)計(jì)數器实現(xiàn)是(shì)最(zuì)便捷的(de)。但是(shì)在(zài)複雜的(de)流程控制场合，例如(rú)其步驟是(shì)0->1->5->2->4，其跳轉(zhuǎn)順序是(shì)亂序的(de)时(shí)候，就(jiù)應(yìng)該利用(yòng)狀态機(jī)来(lái)設計(jì)。
規範的(de)狀态機(jī)代(dài)碼可(kě)以(yǐ)极(jí)大地(dì)提(tí)高(gāo)設計(jì)效率，在(zài)減少(shǎo)狀态出(chū)錯可(kě)能(néng)的(de)同(tóng)时(shí)縮短(duǎn)調試时(shí)間(jiān)，從而(ér)設計(jì)出(chū)稳健的(de)系(xì)統。
至(zhì)簡設計(jì)法從項目实踐和(hé)培訓經(jīng)验(yàn)出(chū)發(fà)，總(zǒng)結出(chū)一(yī)套(tào)科学的(de)、适用(yòng)于(yú)狀态機(jī)設計(jì)的(de)方(fāng)法，也(yě)稱之为(wèi)狀态機(jī)架構八(bā)步法。
狀态機(jī)架構八(bā)步法具有(yǒu)如(rú)下(xià)优點(diǎn)：
- 通(tòng)用(yòng)的(de)設計(jì)方(fāng)法，无論是(shì)簡單還(huán)是(shì)複雜的(de)狀态機(jī)均能(néng)按照此(cǐ)法進(jìn)行設計(jì)；
- 步驟清(qīng)晰易懂，每步只(zhī)考慮一(yī)个(gè)問(wèn)題(tí)，易于(yú)掌握和(hé)使用(yòng)；
- 狀态機(jī)代(dài)碼嚴谨規範，不(bù)容易出(chū)錯；
-
設計(jì)出(chū)的(de)狀态機(jī)結構簡單且稳健。
四(sì)段(duàn)式不(bù)是(shì)指四(sì)段(duàn)always代(dài)碼，而(ér)是(shì)指四(sì)段(duàn)程序。另(lìng)外(wài)需要(yào)注意(yì)四(sì)段(duàn)式的(de)狀态機(jī)并非(fēi)一(yī)成(chéng)不(bù)變(biàn)，而(ér)是(shì)会(huì)根(gēn)據(jù)輸出(chū)信(xìn)号(hào)的(de)个(gè)數進(jìn)行調整。四(sì)段(duàn)式的(de)写法可(kě)參照至(zhì)簡設計(jì)法GVIM特(tè)色(sè)指令Ztj産生(shēng)的(de)狀态機(jī)模板。
第(dì)一(yī)段(duàn)，同(tóng)步时(shí)序的(de)always模块(kuài)，格式化(huà)描述次(cì)态遷移到(dào)現(xiàn)态寄存器。
第(dì)二(èr)段(duàn)，組合邏輯的(de)always模块(kuài)，描述狀态轉(zhuǎn)移判斷条(tiáo)件(jiàn)。注意(yì)，轉(zhuǎn)移条(tiáo)件(jiàn)用(yòng)信(xìn)号(hào)来(lái)表(biǎo)示，信(xìn)号(hào)名要(yào)按至(zhì)簡設計(jì)法規則来(lái)命名。
第(dì)三(sān)段(duàn)，用(yòng)assign定(dìng)義轉(zhuǎn)移条(tiáo)件(jiàn)。注意(yì)，条(tiáo)件(jiàn)一(yī)定(dìng)要(yào)加上(shàng)現(xiàn)态。
第(dì)四(sì)段(duàn)，設計(jì)輸出(chū)信(xìn)号(hào)。至(zhì)簡設計(jì)法規範要(yào)求一(yī)段(duàn)always代(dài)碼設計(jì)一(yī)个(gè)信(xìn)号(hào)，因(yīn)此(cǐ)有(yǒu)多(duō)少(shǎo)个(gè)輸出(chū)信(xìn)号(hào)就(jiù)有(yǒu)多(duō)少(shǎo)段(duàn)always代(dài)碼。
設計(jì)狀态機(jī)时(shí)所(suǒ)有(yǒu)四(sì)段(duàn)式狀态機(jī)模板的(de)第(dì)一(yī)段(duàn)除了(le)名字(zì)外(wài)的(de)代(dài)碼都可(kě)以(yǐ)直(zhí)接用(yòng)，不(bù)需要(yào)進(jìn)行改動(dòng)。
設計(jì)狀态機(jī)时(shí)，至(zhì)簡設計(jì)法要(yào)求四(sì)段(duàn)式狀态機(jī)的(de)第(dì)二(èr)段(duàn)中(zhōng)用(yòng)信(xìn)号(hào)名来(lái)表(biǎo)示轉(zhuǎn)移条(tiáo)件(jiàn)，而(ér)无須直(zhí)接写出(chū)具體(tǐ)的(de)轉(zhuǎn)移条(tiáo)件(jiàn)。
用(yòng)信(xìn)号(hào)名表(biǎo)示的(de)好(hǎo)处是(shì)後(hòu)續修改时(shí)只(zhī)需改動(dòng)信(xìn)号(hào)的(de)名字(zì)，并且方(fāng)便根(gēn)據(jù)狀态機(jī)的(de)命名修改对(duì)應(yìng)的(de)跳轉(zhuǎn)条(tiáo)件(jiàn)。
狀态機(jī)規則3要(yào)求轉(zhuǎn)移条(tiáo)件(jiàn)用(yòng)信(xìn)号(hào)名来(lái)表(biǎo)示，这(zhè)樣(yàng)一(yī)来(lái)設計(jì)师(shī)就(jiù)要(yào)編写很多(duō)信(xìn)号(hào)名稱，这(zhè)也(yě)是(shì)設計(jì)师(shī)工作中(zhōng)的(de)一(yī)大困擾。因(yīn)此(cǐ)至(zhì)簡設計(jì)法制定(dìng)此(cǐ)規則：将狀态轉(zhuǎn)移的(de)条(tiáo)件(jiàn)信(xìn)号(hào)用(yòng)xx2xx_start的(de)形式表(biǎo)示。
例如(rú)有(yǒu)三(sān)个(gè)狀态IDLE、READ、WRITE，若從IDLE跳轉(zhuǎn)到(dào)READ狀态，其跳轉(zhuǎn)条(tiáo)件(jiàn)可(kě)以(yǐ)命名为(wèi)：idle2read_start；若從IDLE跳轉(zhuǎn)到(dào)WRITE，其跳轉(zhuǎn)条(tiáo)件(jiàn)可(kě)以(yǐ)命名为(wèi)：idle2write_start。
这(zhè)个(gè)命名方(fāng)式既能(néng)够解(jiě)決命名的(de)困擾，又能(néng)直(zhí)接從信(xìn)号(hào)名看(kàn)出(chū)信(xìn)号(hào)的(de)作用(yòng)。至(zhì)簡設計(jì)法提(tí)出(chū)并主(zhǔ)张(zhāng)所(suǒ)有(yǒu)信(xìn)号(hào)都用(yòng)对(duì)應(yìng)意(yì)義的(de)字(zì)母来(lái)命名，达(dá)到(dào)“見(jiàn)名知義”的(de)效果(guǒ)。後(hòu)續章(zhāng)节(jié)中(zhōng)還(huán)会(huì)提(tí)及(jí)至(zhì)簡設計(jì)法關(guān)于(yú)信(xìn)号(hào)命名的(de)規範，需要(yào)多(duō)加注意(yì)。
狀态機(jī)的(de)第(dì)二(èr)段(duàn)代(dài)碼中(zhōng)使用(yòng)信(xìn)号(hào)名来(lái)表(biǎo)示轉(zhuǎn)移条(tiáo)件(jiàn)，在(zài)代(dài)碼後(hòu)則需用(yòng)assign对(duì)相應(yìng)信(xìn)号(hào)進(jìn)行定(dìng)義。注意(yì)，定(dìng)義这(zhè)个(gè)轉(zhuǎn)移条(tiáo)件(jiàn)信(xìn)号(hào)时(shí)必須加上(shàng)當前(qián)狀态，以(yǐ)避免因(yīn)两(liǎng)个(gè)不(bù)同(tóng)狀态由(yóu)同(tóng)一(yī)種(zhǒng)變(biàn)化(huà)条(tiáo)件(jiàn)發(fà)生(shēng)轉(zhuǎn)移而(ér)導致(zhì)錯誤。
例如(rú)：
至(zhì)簡設計(jì)法項目和(hé)培訓实踐統計(jì)發(fà)現(xiàn)：編写狀态機(jī)代(dài)碼时(shí)有(yǒu)很大一(yī)部(bù)分(fēn)錯誤是(shì)複制粘贴过(guò)程出(chū)錯造成(chéng)的(de)，很多(duō)同(tóng)学会(huì)出(chū)現(xiàn)複制其他(tā)狀态的(de)代(dài)碼时(shí)忘記(jì)修改狀态的(de)錯誤。
此(cǐ)外(wài)，也(yě)有(yǒu)一(yī)部(bù)分(fēn)同(tóng)学写第(dì)二(èr)段(duàn)狀态機(jī)时(shí)，容易把狀态保持(chí)不(bù)變(biàn)写與(yǔ)state_n= state_n。这(zhè)个(gè)写法是(shì)錯誤的(de)，因(yīn)为(wèi)組合邏輯只(zhī)有(yǒu)鎖存器才能(néng)有(yǒu)保持(chí)電(diàn)路(lù)，而(ér)數字(zì)電(diàn)路(lù)中(zhōng)通(tòng)常不(bù)希望出(chū)現(xiàn)鎖存器。
为(wèi)此(cǐ)，至(zhì)簡設計(jì)法規定(dìng)，其四(sì)段(duàn)式狀态機(jī)的(de)第(dì)二(èr)段(duàn)，狀态不(bù)變(biàn)时(shí)使用(yòng)state_n= state-_c。如(rú)下(xià)所(suǒ)示，可(kě)以(yǐ)自(zì)行对(duì)比。这(zhè)樣(yàng)写不(bù)但可(kě)以(yǐ)減少(shǎo)出(chū)錯的(de)可(kě)能(néng)，還(huán)可(kě)以(yǐ)減少(shǎo)調試的(de)时(shí)間(jiān)。
第(dì)4节(jié) 接口(kǒu)規範
在(zài)确定(dìng)模块(kuài)劃(huà)分(fēn)後(hòu)需要(yào)明(míng)确模块(kuài)的(de)端口(kǒu)以(yǐ)及(jí)模块(kuài)間(jiān)的(de)數據(jù)交互。至(zhì)簡設計(jì)法在(zài)实際項目經(jīng)验(yàn)中(zhōng)總(zǒng)結得出(chū)了(le)一(yī)般模块(kuài)端口(kǒu)的(de)信(xìn)号(hào)規範。完成(chéng)項目模块(kuài)劃(huà)分(fēn)後(hòu)，可(kě)以(yǐ)在(zài)确定(dìng)端口(kǒu)及(jí)數據(jù)流向(xiàng)时(shí)參考使用(yòng)。
表(biǎo)2.4- 1 端口(kǒu)信(xìn)号(hào)規範
第(dì)5节(jié) FIFO規範
FIFO（First Input First Output），即先(xiān)入(rù)先(xiān)出(chū)隊列。在(zài)計(jì)算機(jī)中(zhōng)先(xiān)入(rù)先(xiān)出(chū)隊列是(shì)一(yī)種(zhǒng)傳統的(de)按序執行方(fāng)法，先(xiān)完成(chéng)并引退(tuì)先(xiān)進(jìn)入(rù)的(de)指令，随後(hòu)跟着執行第(dì)二(èr)条(tiáo)指令（这(zhè)些指令是(shì)指計(jì)算機(jī)在(zài)響應(yìng)用(yòng)戶操作的(de)程序代(dài)碼，对(duì)用(yòng)戶而(ér)言是(shì)透明(míng)的(de)）。
在(zài)數字(zì)電(diàn)路(lù)設計(jì)中(zhōng)提(tí)到(dào)的(de)FIFO实際是(shì)指FIFO存儲器，其主(zhǔ)要(yào)用(yòng)于(yú)數據(jù)緩存和(hé)异(yì)步处理。當然FIFO存儲器緩存數據(jù)也(yě)遵循先(xiān)入(rù)先(xiān)出(chū)的(de)原則。由(yóu)于(yú)微電(diàn)子技術(shù)的(de)飛速發(fà)展(zhǎn)，新一(yī)代(dài)FIFO芯片(piàn)容量(liàng)越来(lái)越大，體(tǐ)積越来(lái)越小，價格越来(lái)越便宜。因(yīn)其靈活、方(fāng)便、高(gāo)效的(de)特(tè)性(xìng)，FIFO芯片(piàn)逐漸在(zài)高(gāo)速數據(jù)采集、高(gāo)速數據(jù)处理、高(gāo)速數據(jù)傳輸以(yǐ)及(jí)多(duō)機(jī)处理系(xì)統中(zhōng)得到(dào)越来(lái)越廣泛的(de)應(yìng)用(yòng)。
FIFO本(běn)質(zhì)是(shì)一(yī)个(gè)RAM，其與(yǔ)普通(tòng)存儲器的(de)區(qū)别是(shì)沒(méi)有(yǒu)外(wài)部(bù)读(dú)/写地(dì)址線(xiàn)，使用(yòng)起来(lái)非(fēi)常簡單。但FIFO只(zhī)能(néng)順序的(de)写入(rù)數據(jù)，再順序的(de)读(dú)出(chū)數據(jù)，其數據(jù)地(dì)址由(yóu)內(nèi)部(bù)读(dú)写指針(zhēn)自(zì)動(dòng)加1完成(chéng)，无法像普通(tòng)存儲器那(nà)樣(yàng)可(kě)以(yǐ)由(yóu)地(dì)址線(xiàn)来(lái)对(duì)某个(gè)指定(dìng)地(dì)址的(de)數據(jù)進(jìn)行读(dú)取(qǔ)或(huò)写入(rù)。
FIFO读(dú)操作一(yī)般有(yǒu)两(liǎng)種(zhǒng)使用(yòng)模式：Normal和(hé)Show-ahead模式。其中(zhōng)Normal模式是(shì)读(dú)使能(néng)有(yǒu)效後(hòu)的(de)下(xià)一(yī)拍读(dú)出(chū)相應(yìng)數據(jù)，如(rú)下(xià)图(tú)所(suǒ)示。
图(tú)2.4-3Normal模式时(shí)序图(tú)
而(ér)Show-ahead模式是(shì)先(xiān)進(jìn)行數據(jù)輸出(chū)，在(zài)读(dú)使能(néng)有(yǒu)效时(shí)对(duì)FIFO輸出(chū)數據(jù)進(jìn)行更(gèng)新。即FIFO中(zhōng)的(de)第(dì)一(yī)个(gè)數據(jù)輸出(chū)在(zài)總(zǒng)線(xiàn)上(shàng)，在(zài)读(dú)使能(néng)信(xìn)号(hào)到(dào)来(lái)的(de)下(xià)一(yī)拍直(zhí)接輸出(chū)第(dì)二(èr)个(gè)數據(jù)，如(rú)下(xià)图(tú)所(suǒ)示。
图(tú)2.4-4Show-ahead模式时(shí)序图(tú)
至(zhì)簡設計(jì)法推薦使用(yòng)Show-ahead模式，因(yīn)为(wèi)在(zài)这(zhè)種(zhǒng)模式下(xià)可(kě)以(yǐ)将读(dú)使能(néng)信(xìn)号(hào)與(yǔ)读(dú)出(chū)數據(jù)當做有(yǒu)效信(xìn)号(hào)和(hé)數據(jù)来(lái)使用(yòng)，只(zhī)要(yào)读(dú)使能(néng)有(yǒu)效則对(duì)應(yìng)的(de)數據(jù)就(jiù)始終(zhōng)有(yǒu)效。
FIFO读(dú)写隔離規則是(shì)至(zhì)簡設計(jì)法經(jīng)过(guò)长期(qī)的(de)实踐總(zǒng)結出(chū)来(lái)的(de)經(jīng)验(yàn)規則。
读(dú)写隔離規則是(shì)指：FIFO的(de)读(dú)、写控制是(shì)独立的(de)，两(liǎng)者(zhě)之間(jiān)除了(le)共(gòng)用(yòng)FIFO進(jìn)行信(xìn)息操作外(wài)，不(bù)能(néng)有(yǒu)任何信(xìn)息傳遞。因(yīn)此(cǐ)，既不(bù)能(néng)根(gēn)據(jù)FIFO的(de)读(dú)狀态或(huò)读(dú)出(chū)的(de)數據(jù)来(lái)決定(dìng)写行为(wèi)，也(yě)不(bù)能(néng)根(gēn)據(jù)FIFO的(de)写狀态和(hé)写入(rù)的(de)數據(jù)来(lái)決定(dìng)读(dú)行为(wèi)，如(rú)下(xià)图(tú)所(suǒ)示。
图(tú)2.4-5读(dú)写隔離規則图(tú)
下(xià)面(miàn)通(tòng)过(guò)舉例来(lái)幫助理解(jiě)读(dú)写隔離規則。
假定(dìng)需要(yào)設計(jì)一(yī)个(gè)模块(kuài)将輸入(rù)的(de)報文(wén)保存到(dào)FIFO中(zhōng)，報文(wén)完整保存後(hòu)再将其读(dú)出(chū)，并輸給(gěi)下(xià)遊模块(kuài)。那(nà)麼(me)如(rú)何确定(dìng)何时(shí)才能(néng)保存完一(yī)个(gè)完整報文(wén)呢？可(kě)以(yǐ)知道(dào)收(shōu)到(dào)din_eop时(shí)表(biǎo)示報文(wén)已經(jīng)完整保存，那(nà)麼(me)能(néng)否可(kě)以(yǐ)使用(yòng)din_eop作为(wèi)读(dú)FIFO的(de)開(kāi)始条(tiáo)件(jiàn)呢？答(dá)案(àn)是(shì)不(bù)允许的(de)。
如(rú)果(guǒ)以(yǐ)din_eop作为(wèi)读(dú)開(kāi)始的(de)条(tiáo)件(jiàn)，如(rú)下(xià)图(tú)所(suǒ)示。先(xiān)後(hòu)輸入(rù)一(yī)个(gè)6字(zì)节(jié)和(hé)3字(zì)节(jié)的(de)報文(wén)，當收(shōu)到(dào)第(dì)1个(gè)報文(wén)的(de)din_eop时(shí)開(kāi)始读(dú)FIFO數據(jù)并輸出(chū)。由(yóu)于(yú)輸入(rù)數據(jù)量(liàng)为(wèi)6，則輸出(chū)數據(jù)量(liàng)也(yě)6，那(nà)麼(me)就(jiù)要(yào)6个(gè)时(shí)鐘(zhōng)来(lái)处理。然而(ér)在(zài)第(dì)2个(gè)報文(wén)的(de)din_eop有(yǒu)效时(shí)，按照原理判斷應(yìng)該可(kě)以(yǐ)读(dú)取(qǔ)第(dì)2个(gè)報文(wén)并輸出(chū)了(le)，但是(shì)此(cǐ)时(shí)由(yóu)于(yú)第(dì)1个(gè)報文(wén)還(huán)沒(méi)有(yǒu)处理完，无法处理第(dì)2个(gè)報文(wén)，導致(zhì)第(dì)2个(gè)報文(wén)被(bèi)”舍棄”，數據(jù)出(chū)錯。
图(tú)2.4-6連(lián)續收(shōu)到(dào)两(liǎng)个(gè)報文(wén)
可(kě)以(yǐ)看(kàn)出(chū)不(bù)可(kě)以(yǐ)使用(yòng)din_eop来(lái)作为(wèi)读(dú)開(kāi)始的(de)条(tiáo)件(jiàn)，其根(gēn)本(běn)的(de)原因(yīn)是(shì)：數據(jù)是(shì)要(yào)緩存後(hòu)輸出(chū)的(de)，同(tóng)樣(yàng)的(de)，din_eop这(zhè)个(gè)信(xìn)号(hào)也(yě)需要(yào)緩存。
基于(yú)这(zhè)一(yī)原因(yīn)提(tí)出(chū)用(yòng)双(shuāng)FIFO架構的(de)概念，如(rú)图(tú)2.4-7。感(gǎn)興趣的(de)同(tóng)学可(kě)以(yǐ)对(duì)至(zhì)簡設計(jì)法中(zhōng)双(shuāng)FIFO架構的(de)具體(tǐ)介紹進(jìn)行学習。
图(tú)2.4-7双(shuāng)FIFO架構
rdreq必須由(yóu)組合邏輯産生(shēng)，其原因(yīn)與(yǔ)empty有(yǒu)關(guān)。下(xià)面(miàn)来(lái)说(shuō)明(míng)rdreq和(hé)empty的(de)關(guān)系(xì)，假設FIFO存有(yǒu)3个(gè)字(zì)节(jié)數據(jù)，現(xiàn)采用(yòng)Show-ahead模式对(duì)其進(jìn)行读(dú)操作，将所(suǒ)存的(de)所(suǒ)有(yǒu)數據(jù)读(dú)出(chū)来(lái)。相應(yìng)信(xìn)号(hào)波(bō)形下(xià)图(tú)所(suǒ)示。
图(tú)2.4-8信(xìn)号(hào)波(bō)形图(tú)
從图(tú)中(zhōng)可(kě)以(yǐ)看(kàn)出(chū)在(zài)a时(shí)刻FIFO已經(jīng)为(wèi)空，但由(yóu)于(yú)電(diàn)路(lù)存在(zài)一(yī)定(dìng)延时(shí)，empty變(biàn)为(wèi)高(gāo)電(diàn)平需要(yào)經(jīng)曆一(yī)段(duàn)时(shí)間(jiān)。
如(rú)果(guǒ)用(yòng)时(shí)序邏輯産生(shēng)rdreq，如(rú)图(tú)中(zhōng)虛線(xiàn)所(suǒ)示。在(zài)a时(shí)刻empty为(wèi)0則表(biǎo)示FIFO中(zhōng)還(huán)有(yǒu)數據(jù)（但实際已經(jīng)为(wèi)空），因(yīn)此(cǐ)rdreq還(huán)要(yào)保持(chí)一(yī)个(gè)时(shí)鐘(zhōng)周期(qī)，在(zài)FIFO为(wèi)空的(de)情(qíng)況下(xià)要(yào)再读(dú)取(qǔ)一(yī)个(gè)數據(jù)，读(dú)操作就(jiù)会(huì)出(chū)錯。如(rú)果(guǒ)用(yòng)組合邏輯産生(shēng)rdreq，如(rú)图(tú)中(zhōng)实線(xiàn)所(suǒ)示。當empty为(wèi)1时(shí)，rdreq马上(shàng)拉低則不(bù)会(huì)出(chū)現(xiàn)读(dú)取(qǔ)空FIFO这(zhè)樣(yàng)的(de)錯誤。
通(tòng)过(guò)一(yī)个(gè)例子来(lái)说(shuō)明(míng)該規則。現(xiàn)要(yào)求設計(jì)一(yī)个(gè)模块(kuài)，需先(xiān)将輸入(rù)報文(wén)存儲到(dào)內(nèi)部(bù)FIFO中(zhōng)，等待适當时(shí)機(jī)将報文(wén)數據(jù)原封(fēng)不(bù)動(dòng)地(dì)送給(gěi)下(xià)遊模块(kuài)。注意(yì)，傳送时(shí)需要(yào)同(tóng)时(shí)輸出(chū)報文(wén)數據(jù)、報文(wén)头(tóu)和(hé)報文(wén)尾指示信(xìn)号(hào)，时(shí)序如(rú)下(xià)图(tú)所(suǒ)示。
图(tú)2.4-9報文(wén)輸出(chū)輸入(rù)时(shí)序
假定(dìng)輸入(rù)的(de)報文(wén)din是(shì)8’h12，8’h34，8’h56，8’h78和(hé)8’h9a，其中(zhōng)8’h12是(shì)報文(wén)头(tóu)數據(jù)，8’h9a是(shì)報文(wén)尾數據(jù)。則輸出(chū)的(de)報文(wén)dout同(tóng)樣(yàng)應(yìng)为(wèi)8’h12，8’h34，8’h56，8’h78和(hé)8’h9a，且8’h12是(shì)報文(wén)头(tóu)數據(jù)，8’h9a是(shì)報文(wén)尾數據(jù)。
根(gēn)據(jù)一(yī)般思(sī)路(lù)，可(kě)以(yǐ)生(shēng)成(chéng)一(yī)个(gè)8位宽(kuān)度(dù)的(de)FIFO，然後(hòu)将din數據(jù)保存到(dào)FIFO中(zhōng)。读(dú)出(chū)FIFO的(de)數據(jù)賦給(gěi)dout。但是(shì)怎麼(me)産生(shēng)dout_sop和(hé)dout_eop信(xìn)号(hào)呢？
实際上(shàng)FIFO不(bù)僅可(kě)以(yǐ)保存“數據(jù)”，也(yě)可(kě)以(yǐ)保存“指示信(xìn)号(hào)”，因(yīn)此(cǐ)可(kě)以(yǐ)将數據(jù)和(hé)对(duì)應(yìng)的(de)“指示信(xìn)号(hào)值”一(yī)起写入(rù)FIFO。如(rú)要(yào)生(shēng)成(chéng)一(yī)个(gè)10位宽(kuān)度(dù)的(de)FIFO，保存到(dào)FIFO的(de)數據(jù)應(yìng)是(shì)｛din,din_sop,din_eop｝，如(rú)下(xià)图(tú)所(suǒ)示。
图(tú)2.4-10 FIFO作为(wèi)報文(wén)傳輸緩存
FIFO写入(rù)的(de)第(dì)1个(gè)數據(jù)是(shì)10’b0001001010，即第(dì)1个(gè)數8’h12以(yǐ)及(jí)此(cǐ)时(shí)的(de)din_sop（值为(wèi)1）和(hé)din_eop（值为(wèi)0）。第(dì)2个(gè)數據(jù)是(shì)10’b0011010000，即第(dì)2个(gè)數8’h34以(yǐ)及(jí)此(cǐ)时(shí)的(de)din_sop（值为(wèi)0）和(hé)din_eop（值为(wèi)0）。依此(cǐ)類(lèi)推，最(zuì)後(hòu)一(yī)个(gè)數是(shì)10’b1001101001，即8’h9a以(yǐ)及(jí)此(cǐ)时(shí)的(de)din_sop（值为(wèi)0）和(hé)din_eop（值为(wèi)1）。
利用(yòng)該方(fāng)法写入(rù)數據(jù)很容易産生(shēng)dout_sop和(hé)dout_eop信(xìn)号(hào)。如(rú)果(guǒ)FIFO读(dú)出(chū)的(de)數據(jù)最(zuì)低位为(wèi)1則表(biǎo)示这(zhè)是(shì)報文(wén)的(de)最(zuì)後(hòu)一(yī)个(gè)數據(jù)，此(cǐ)时(shí)dout_eop为(wèi)1；如(rú)果(guǒ)其次(cì)低位为(wèi)1則表(biǎo)示这(zhè)是(shì)報文(wén)的(de)第(dì)一(yī)个(gè)數據(jù)，此(cǐ)时(shí)dout_sop为(wèi)1。
此(cǐ)種(zhǒng)方(fāng)式還(huán)可(kě)以(yǐ)判斷報文(wén)的(de)開(kāi)始和(hé)結束(shù)，從而(ér)用(yòng)于(yú)其他(tā)判斷。
FIFO按时(shí)鐘(zhōng)分(fēn)可(kě)以(yǐ)分(fēn)为(wèi)同(tóng)步FIFO和(hé)异(yì)步FIFO。
同(tóng)步FIFO：指读(dú)时(shí)鐘(zhōng)和(hé)写时(shí)鐘(zhōng)都相同(tóng)的(de)FIFO。同(tóng)步FIFO內(nèi)部(bù)沒(méi)有(yǒu)异(yì)步处理，因(yīn)此(cǐ)結構簡單，資源占用(yòng)較少(shǎo)。
异(yì)步FIFO是(shì)指读(dú)时(shí)鐘(zhōng)和(hé)写时(shí)鐘(zhōng)可(kě)以(yǐ)不(bù)同(tóng)的(de)FIFO。异(yì)步FIFO內(nèi)部(bù)有(yǒu)專門(mén)的(de)异(yì)步处理電(diàn)路(lù)，处理读(dú)、写信(xìn)号(hào)的(de)交互，因(yīn)此(cǐ)异(yì)步FIFO結構複雜，占用(yòng)資源較大。
