FIFO的verilog代码

பைடு நூலகம்
对于FIFO，读写指针都指向一个内存的初始位置，每进行一次读写操作， 相应的指针就递增一次，指向下一个内存位置。当指针移动到了内存的最后 一个位置时，它又重新跳回初始位置。在FIFO非满或非空的情况下，这个过 程将随着读写控制信号的变化一直进行下去。如果FIFO处于空的状态，下一 个读动作将会导致向下溢(underflow)，一个无效的数据被读人；同样，对于 一个满了的FIFO，进行写动作将会导致向上溢出(overflow)，一个有用的数据 被新写入的数据覆盖。这两种情况都属于误动作，因此需要设置满和空两个 信号，对满信号置位表示FIFO处于满状态，对满信号复位表示FIFO非满，还 有空间可以写入数据；对空信号置位表示FIFO处于空状态，对空信号复位表 示FIFO非空，还有有效的数据可以读出。
write_word (16'h0001); write_word (16'h0002); write_word (16'h0003); write_word (16'h0004); write_word (16'h0005); write_word (16'h0006); write_word (16'h0007); write_word (16'h0008); repeat (6) begin read_word; end end endtask
initial begin clk = 0; forever begin #10 clk = 1; #10 clk = 0; end end
initial begin //test1; test2; //调用测试模块2 end
task test1; begin din = 16'hzzzz; writep = 0; readp = 0; rstp = 1; #50 rstp = 0; #50; write_word (16'h1111); write_word (16'h2222); write_word (16‘h3333); //写入3个数据 read_word; read_word; //读两个 write_word (16‘h4444); //在写一个数据 repeat (6) begin read_word; end
always @(posedge clk) begin if (rstp == 1'b1) begin tail <= 2‘b00; //复位 end else begin if (readp == 1'b1 && emptyp == 1'b0) begin tail <= tail + 1; end end end always @(posedge clk) begin if (rstp == 1'b1) begin count <= 2'b00; end else begin case ({readp, writep}) 2'b00: count <= count; 2'b01: if (count != MAX_COUNT) count <= count + 1; //为写状态时计数器进行加法计数 2'b10: if (count != 2'b00) count <= count - 1; //为读状态计数器进行减法计数 2'b11: count <= count; endcase end end
endmodule
测试程序：
module test_fifo; reg reg reg [15:0] reg reg wire [15:0] wire wire clk; rstp; din; readp; writep; dout; emptyp; fullp;
reg [15:0] value; fifo U1 (.clk(clk),.rstp(rstp),.din(din),.readp(readp),.writep(writep),.dout(dout), .emptyp(emptyp),.fullp(fullp));
FIFO存储器的设计 module fifo (clk, rstp, din, writep, readp, dout, emptyp, fullp); input clk; input rstp; //复位信号 input [15:0] din; input readp; //读信号 input writep; //写信号 output [15:0] dout; output emptyp; //空标志 output fullp; //满标志 parameter DEPTH = 2, MAX_COUNT = 2‘b11; //定义地址最大值 reg emptyp; reg fullp; reg [15:0] dout; reg [(DEPTH-1):0] tail; //定义读指针 reg [(DEPTH-1):0] head; //定义写指针 // 定义计数器 reg [(DEPTH-1):0] count; reg [15:0] fifomem[0:MAX_COUNT]; //定义fifomem存储器有4个16位的存储器
always @(count) begin if (count == 2'b00) emptyp <= 1‘b1; //count为0时emptyp赋为1 else emptyp <= 1'b0; end
always @(count) begin if (count == MAX_COUNT) fullp <= 1‘b1; //计数到最大时fullp赋为1 else fullp <= 1'b0; end
//读数据 begin forever begin @(negedge clk); if (emptyp == 1'b0) begin read_word; end #50; end end join end endtask
endmodule
// dout被赋给tail指向的值 always @(posedge clk) begin if (rstp == 1) begin dout <= 16‘h0000; //复位信号有效置0 end else begin dout <= fifomem[tail]; //将fifomem中第tail个单元赋给dout end end always @(posedge clk) begin if (rstp == 1'b0 && writep == 1'b1 && fullp == 1'b0) begin fifomem[head] <= din; //写入 end end always @(posedge clk) begin if (rstp == 1'b1) begin head <= 2‘b00; //复位 end else begin if (writep == 1'b1 && fullp == 1'b0) begin head <= head + 1; end end end
task test2; reg [15:0] writer_counter; begin writer_counter = 16'h0001; din = 16'hzzzz; writep = 0; readp = 0; rstp = 1; #50 rstp = 0; #50; fork //写数据 begin repeat (500) begin @(negedge clk); if (fullp == 1'b0) begin write_word (writer_counter); #5; writer_counter = writer_counter + 1; end #50; end end
实验四 复杂逻辑电路设计
实验室：九教南212
实验内容 （1）FIFO存储器的设计 （2）熟悉modelsim设计环境
FIFO是英文First In First Out 的缩写，是一种先进先出的数据缓存器，他与普通存
储器的区别是没有外部读写地址线，这样使用起来非常简单，但缺点就是只能顺序写
入数据，顺序的读出数据，其数据地址由内部读写指针自动加1完成，不能像普通存 储器那样可以由地址线决定读取或写入某个指定的地址。 FIFO的一些重要参数 FIFO的宽度：也就是英文资料里常看到的THE WIDTH，它指的是FIFO一次读写操 作的数据位，就像MCU有8位和16位，ARM 32位等等。 FIFO的深度：THE DEEPTH，它指的是FIFO可以存储多少个N位的数据（如果宽 度为N）。如一个8位的FIFO，若深度为8，它可以存储8个8位的数据，深度为12 ， 就可以存储12个8位的数据。 满标志：FIFO已满或将要满时由FIFO的状态电路送出的一个信号，以阻止FIFO的
写操作继续向FIFO中写数据而造成溢出（overflow）。
空标志：FIFO已空或将要空时由FIFO的状态电路送出的一个信号，以阻止FIFO的 读操作继续从FIFO中读出数据而造成无效数据的读出（underflow）。
读指针：指向下一个读出地址。读完后自动加1。
写指针：指向下一个要写入的地址的，写完自动加1。
task read_word; begin @(negedge clk); readp = 1; @(posedge clk) #5; readp = 0; end endtask task write_word; input [15:0] value; begin @(negedge clk); din = value; writep = 1; @(posedge clk); #5; din = 16'hzzzz; writep = 0; end endtask