同步FIFO和异步FIFO

1、FIFO定义

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。

2、FIFO功能

FIFO存储器是系统的缓冲环节，如果没有FIFO存储器，整个系统就不可能正常工作，它主要有几方面的功能：

1）对连续的数据流]进行缓存，防止在进机和存储操作时丢失数据；

2）数据集中起来进行进栈和存储，可避免频繁的总线操作，减轻CPU的负担；

3）允许系统进行DMA操作，提高数据的传输速度。这是至关重要的一点，如果不采用DMA操作，数据传输将达不到传输要求，而且大大增加CPU的负担，无法同时完成数据的存储工作。

3、FIFO分类

FIFO的分类根据FIFO工作的时钟域，可以将FIFO分为同步FIFO和异步FIFO。同步FIFO是指读时钟和写时钟为同一个时钟。在时钟沿来临时同时发生读写操作。异步FIFO是指读写时钟不一致，读写时钟是互相独立的。同步FIFO和异步FIFO如图所示，从图中可以看到，同步FIFO 具有一个独立的时钟端口 clock，因此所有的输入输出信号都同步于 clock 信号。而在异步FIFO 结构中，写端口和读端口分别有独立的时钟，所有与写相关的信号都是同步于写时钟 wrclk，所有与读相关的信号都是同步于读时钟 rdclk。

同步 FIFO 常用于同步时钟的数据缓存，异步 FIFO 常用于跨时钟域的数据信号的传递，例如时钟域 A 下的数据 data1 传递给异步时钟域 B，当 data1 为连续变化信号时，如果直接传递给时钟域 B 则可能会导致收非所送的情况，即在采集过程中会出现包括亚稳态问题在内的一系列问题，使用异步 FIFO 能够将不同时钟域中的数据同步到所需的时钟域中。

4、FIFO的几个重要参数

FIFO 的宽度：FIFO 一次读写操作的数据位 N；

FIFO 的深度：FIFO 可以存储多少个宽度为 N 位的数据。

空标志：对于双时钟 FIFO 又分为读空标志 rdempty 和写空标志 wrempty。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。

满标志：对于双时钟 FIFO 又分为读满标志 rdfull 和写满标志 wrfull。FIFO 已满或将要写满时由 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。

读时钟：读 FIFO 时所遵循的时钟，在每个时钟的上升沿触发。

写时钟：写 FIFO 时所遵循的时钟，在每个时钟的上升沿触发。