FIFO的一些基础知识
fpga厂商提供了丰富的ip核，基础性ip核都是可以直接免费调用的，比如fifo、ram等等。
本文主要介绍fifo的一些基础知识，帮助大家能够理解fifo的基础概念。
一、fifo介绍fifo全称是first in first out，即先进先出。
fifo是一个数据缓存队列，主要特点就是数据顺序写入，再按照同样的顺序输出数据，即先进去的数据先被取出来。
1、fifo的通俗理解
fifo可以类比一个水池。
当写通道打开时，就相当于往水池里加水；而当读通道打开时，就相当于从水池中放水。
如果持续不断地加水和放水，如果加水速度超过了放水速度，那么水池就会满了，这时fifo就会发生溢出，水会溢出水池。
相反，如果放水速度快于加水速度，那么水池就会变空，fifo就会出现空的情况。
2、fifo的分类根据fifo输入时钟的区别，可以分为同步fifo和异步fifo。
同步 fifo 只有一个独立的时钟端口 clock，所有的输入输出信号都同步于 clock 信号。
异步fifo有两个时钟，写端口和读端口分别有独立的时钟，所有写相关的信号都是属于写时钟，所有与读相关的信号都属于读时钟。
3、fifo ipfifo一般不需要自己去写代码实现，fpga官方软件都提供了fifo ip，直接使用即可。
fpga ip特性：
配置选项和控制手段广泛：提供了丰富的配置选项和控制手段，可以根据用户的需求进行灵活配置。灵活的接口和支持多种数据宽度：接口设计灵活，同时支持多种不同数据宽度的操作。支持多种读写模式：支持单写单读、单写多读、多写单读、多写多读等读写模式，可以适应不同的应用场景。多种存储方式：支持异步、同步等不同的存储方式，可以根据需求选择合适的存储方式。可配置的参数：可以配置深度、宽度、读写数据宽度等参数，使得用户可以按需定制fifo的特性。二、fifo的应用fifo的应用非常广泛，其中同步fifo主要用于处理数据缓存，异步fifo主要用于处理跨时钟数据传输处理。
常用的应用场景如下：
接口数据/消息缓冲：fifo可以用于缓存数据或消息，以应对数据流量突发情况，同时降低或消除背压的频率，减小上级模块的复杂度。
接口协议隔离：在模块与复杂的协议进行对接时，fifo可以作为隔离后的用户接口，降低模块接口协议设计复杂度，并实现协议接口的ip化，提高系统的复用性。
跨时钟域处理：fifo可以用于处理异步时钟域的数据、消息和总线。通过fifo，可以实现简单、快速、安全的跨时钟域处理。
数据位宽转换：fifo可以用于实现数据的位宽转换，例如从512位转换为256位。
三、fifo的重要概念
1、主要端口
读写时钟：同步fifo是指读时钟和写时钟为同一个时钟。异步fifo读写时钟是独立的两个时钟。
读写使能：读写控制的使能
满信号：fifo里面的缓存数据数量达到了最大深度值
空信号：fifo里面的缓存全部被读空
深度：fifo所能容纳的最大数据数量
2、fifo的存储结构fifo通常采用循环存储结构，即存储空间是一个环形的缓冲区。
数据写入时，从第一个写入地址开始，依次向后写入；数据读取时，从第一个读取地址开始，依次向后读取。
当写入数据量达到fifo的深度时，将不能再写入数据，此时需要停止写入操作，等待读取操作将数据读出，否则将发生溢出。
同样，当读取数据量达到fifo的深度时，将不能再读取数据，此时需要停止读取操作，等待写入操作将数据写入。
3、fifo的空满状态fifo具有空标志和满标志，用于指示fifo的存储状态。
当fifo空时，写入操作将停止，直到fifo非空；当fifo满时，读取操作将停止，直到fifo非满。
空满状态的判断通常采用比较读写指针的位置关系，例如当写入指针等于读取指针时，fifo为空；当写入指针比读取指针多一位（达到fifo的深度）时，fifo为满。
4、fifo的读写操作fifo的读写操作遵循先进先出的原则。
写入数据时，根据写地址将数据写入fifo的空闲位置；读取数据时，根据读地址从fifo的存储位置读取数据。
在连续的读写操作中，读写指针会自动递增，以便在下次读写时正确指向fifo的下一个位置。
5、fifo的同步处理由于fifo通常涉及不同时钟域之间的数据传输，因此需要进行同步处理。
在异步fifo中，写入时钟和读取时钟是不同的，需要使用握手协议进行同步。
在同步fifo中，读写时钟是同一个时钟，但仍然需要进行时序分析，以保证数据的稳定性和可靠性
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一、fifo介绍fifo全称是first in first out，即先进先出。
fifo是一个数据缓存队列，主要特点就是数据顺序写入，再按照同样的顺序输出数据，即先进去的数据先被取出来。
1、fifo的通俗理解
fifo可以类比一个水池。
当写通道打开时，就相当于往水池里加水；而当读通道打开时，就相当于从水池中放水。
如果持续不断地加水和放水，如果加水速度超过了放水速度，那么水池就会满了，这时fifo就会发生溢出，水会溢出水池。
相反，如果放水速度快于加水速度，那么水池就会变空，fifo就会出现空的情况。
2、fifo的分类根据fifo输入时钟的区别，可以分为同步fifo和异步fifo。
同步 fifo 只有一个独立的时钟端口 clock，所有的输入输出信号都同步于 clock 信号。
异步fifo有两个时钟，写端口和读端口分别有独立的时钟，所有写相关的信号都是属于写时钟，所有与读相关的信号都属于读时钟。
3、fifo ipfifo一般不需要自己去写代码实现，fpga官方软件都提供了fifo ip，直接使用即可。
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常用的应用场景如下：
接口数据/消息缓冲：fifo可以用于缓存数据或消息，以应对数据流量突发情况，同时降低或消除背压的频率，减小上级模块的复杂度。
接口协议隔离：在模块与复杂的协议进行对接时，fifo可以作为隔离后的用户接口，降低模块接口协议设计复杂度，并实现协议接口的ip化，提高系统的复用性。
跨时钟域处理：fifo可以用于处理异步时钟域的数据、消息和总线。通过fifo，可以实现简单、快速、安全的跨时钟域处理。
数据位宽转换：fifo可以用于实现数据的位宽转换，例如从512位转换为256位。
三、fifo的重要概念
1、主要端口
读写时钟：同步fifo是指读时钟和写时钟为同一个时钟。异步fifo读写时钟是独立的两个时钟。
读写使能：读写控制的使能
满信号：fifo里面的缓存数据数量达到了最大深度值
空信号：fifo里面的缓存全部被读空
深度：fifo所能容纳的最大数据数量
2、fifo的存储结构fifo通常采用循环存储结构，即存储空间是一个环形的缓冲区。
数据写入时，从第一个写入地址开始，依次向后写入；数据读取时，从第一个读取地址开始，依次向后读取。
当写入数据量达到fifo的深度时，将不能再写入数据，此时需要停止写入操作，等待读取操作将数据读出，否则将发生溢出。
同样，当读取数据量达到fifo的深度时，将不能再读取数据，此时需要停止读取操作，等待写入操作将数据写入。
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当fifo空时，写入操作将停止，直到fifo非空；当fifo满时，读取操作将停止，直到fifo非满。
空满状态的判断通常采用比较读写指针的位置关系，例如当写入指针等于读取指针时，fifo为空；当写入指针比读取指针多一位（达到fifo的深度）时，fifo为满。
4、fifo的读写操作fifo的读写操作遵循先进先出的原则。
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