一种异步FIFO的设计方法

，但可以通过一对握手信号同步二进制指针。
　　
　　例如，读指针被读者存人一个寄存器时，读者就发出一个就绪信号。当写者看到就绪信号时，读取读指针，发出一个收到数据的确认信号。当读者看到确认信号时，就收回就绪信号，然后用当前的读指针值刷新寄存器(图2)。在收到确认信号前，存放读指针的寄存器内容保持不变，确保了被读取的指针的正确性。
　　
　　为了能够在不同的时钟域内直接同步指针，可以对指针使用格雷码的编码方式，也就是指针每次移动只变化一位，这样就避免了由于指针多位同时变化而无法直接同步的问题。图3表示了一个三位地址的内存用于格雷码编码的FIFO。n位地址的内存需要n+1位的格雷码。使用最高位(也就是第n-1位)作为状态位，从第n—2到第0位作为地址的第n-2位到第0位；对状态位(也就是第n-1位)和第n-2位进行位异或运算产生地址的第n-2位(也就是地址的最高位)。通过对图3的观察可以得知，四位格雷码编码的指针和三位二进制加状态位编码的指针具有同样的功能：指针产生的地址循环遍历8个内存地址，每一次遍历后状态位取反。值得注意的一点，是当指针从0100变化到1100的时候，相应的地址由100变为000，状态位和一位地址同时发生了变化，所以不能同步由另一个时钟域格雷码指针产生的状态位和地址位，此时应该直接由另一个时钟域同步指针来完成，由同步后的指针产生相应的状态位和地址位。
　　
　　3保守的满空判断
　　
　　对于异步FIFO
　　
　　
　　
　　设计，无论是采用握手还是直接同步的方法来获取对方时钟域的指针，对满空信号的判断总是“保守”的。
　　
　　(1)满空信号的复位(满信号复位表示FIFO非满，空信号复位表示FIFO非空)和实际FIFO的情况相比有一定的延迟。例如，空信号是由读者用读指针与同步或握手后得到的写指针进行比较产生的。由于同步或握手需要一定的时间，在这段时间，写者可能向FIFO写入新的数据，写指针发生了变化，此时FIFO已经非空，但此刻空信号仍然没有复位。对于写者而言，满信号的复位也会遇到相同的问题。不过，在通常情况下，FIFO只要确保不会向下溢出或向上溢出，复位的延迟就不会导致向下溢出或向上溢出，是可以接受的。
　　
　　(2)满空信号的置位(满信号置位表示FIFO满，空信号置位表示FIFO空)和FIFO的实际情况相比没有延迟。例如，同样考虑FIFO为空的情况，读者使用读指针和同步或握手后的写指针进行比较，由于FIFO为空，写动作不会发生，相应的写指针也保持不变，因此读者获得的就是当时的写指针值。这样就能马上对空信号置位。同样地，在FIFO满的情况下，由于读指针不发生变化，写者得到的是当前的读指针值，能够马上判断FIFO为满。
　　
　　从以上两点的讨论可以得出结论，FIFO满空判断是保守的，写者可能在FIFO还有一定空间时停止写数据，但不会在FIFO已经满了的情况下继续写数据；读者可能在FIFO还有一些有效的数据时停止读数据，但是不会在FIFO已经空的情况下继续读数据。保守的满空判断能够满足FIFO的功能要求。
　　
　　4二进制指针和格雷码指针的比较
　　
　　二进制指针和格雷码指针两者各有优缺点：?
　　
　　(1)由于通过握手同步，指针可以有多位同时变化，二进制指针每次移动可以跳跃过任意的长度，这样给FIFO的某些功能的实现带来了方便(例如，硬件直接控制FIFO从缓存的数据流中丢弃一

《一种异步FIFO的设计方法(第2页)》