基于简单的FIFO提供数据宽度转换

许多设计需要FIFO弹性缓冲器，在不同时钟速率的次系统和通道的需求中形成桥梁。然而，在某些应用中，需要FIFO缓冲器实现数据转换。一个例子是，通过FIFO缓冲器，将8位ADC连接到16位数据总线的微处理器(图1)。不幸地，大部分普遍使用的FIFO缓冲器不适于这个应用。本设计方案描述了为不同宽度读写数据端口的数据宽度转换，怎样基于FPGA的FIFO实现共有时钟(同步)。可以使用Xilinx的Spartan II系列FPGA实现这种FIFO。这个方法使用了片上DLL(延迟锁相环)宏、分布式存储器和简单的计数器逻辑(图2)。

FIFO输入数据的宽度为8位;然而，输出数据的宽度为16位。在读写动作中只使用一个共有时钟。关键是为了使用时钟DLL，它不只是最小化时钟脉冲相位差，还提供双倍输出的时钟频率。所以，可以实现输入数据的双重数据率，write_data_in。通过监测DLL输出时钟的样本，DLL可以补偿走线网络的延迟，有效地消除外部输入端口到设备中单独时钟负载的延迟。替代使用的阻塞存储器，本设计在FIFO中使用分布式存储器保存数据。实际上，选择阻塞存储器还是分布式存储器，依靠系统中FIFO的重要性。如果不是很关键，可以考虑使用分布式存储器。

存储器可以放在FPGA的任何位置。如果坚持使用阻塞存储器，可以简单的改变VHDL代码。可只使用一些RAM宏来替代分布式存储器。点击下载FIFO 的VHDL代码。FIFO一般使用Gray代码计数器或线性反馈移位寄存器作为读或写计数器。为实现逻辑大小的最小化，本设计只使用两个从0到7的整数和带进位的计数器。当读和写计数器相等，且进位为0时，FIFO为空。当写计数器加1等于读计数器，且进位为1时，FIFO为满。