基于Verilog HDL的可调位宽异步FIFO设计

摘要

异步先进先出(FIFO)队列作为跨时钟域数据传输的核心组件，在现代网络通信、高性能计算等领域具有重要应用价值，多功能、高性能异步FIFO成为当下研究热点。本文首先介绍异步FIFO的核心结构与FIFO设计中的两个关键技术难点(亚稳态的优化和空满状态判断),并提出解决方案；其次，创新性地设计出4转8位宽转换器、16转8位宽转换器和异步FIFO模块；最后，通过功能仿真测试，验证了位宽转换器模块与异步FIFO模块设计的可行性与功能的正确性。结果表明，将位宽转换器与异步FIFO相结合能够实现位宽可调异步FIFO,其空满标志信号正确且写入的数据均能正确读出。本研究为跨时钟域数据缓冲提供了新的设计思路，具有重要的工程应用价值。

关键词

位宽转换器 / 异步先进先出 / 空满状态判断 / 两级同步器 / 格雷码编码 / 跨时钟域传输