Controller FIFO Microsemi SmartFusion2 senza memoria Guida per l'utente alla configurazione
Introduzione
Il controller FIFO senza memoria genera solo la logica del controller FIFO. Questo core è destinato a essere utilizzato insieme a una SRAM grande a due porte o una Micro SRAM. Il controller FIFO senza memoria è indipendente dalla profondità e dalla larghezza della cascata dei blocchi RAM. Il controller FIFO senza memoria ha una granularità della posizione RAM singola con i flag vuoto/pieno. Supporta molte più porte di stato opzionali per una maggiore visibilità e usabilità. Queste porte opzionali sono descritte in maggior dettaglio nelle sezioni seguenti. In questo documento descriviamo come configurare un controller FIFO senza istanza di memoria e definiamo come sono collegati i segnali.
1 Funzionalità
Scrivi Profondità/Larghezza e Leggi Profondità/Larghezza
L'intervallo di profondità per ciascuna porta è 1-99999. L'intervallo di larghezza per ciascuna porta è 1-999. Le due porte possono essere configurate in modo indipendente per qualsiasi profondità e larghezza. (Profondità di scrittura * Larghezza di scrittura) deve essere uguale a (Profondità di lettura * Larghezza di lettura).
Orologio singolo (CLK) o orologi di scrittura e lettura indipendenti (WCLOCK, RCLOCK)
Il controller FIFO senza memoria offre un design a doppio o singolo clock. Il design a doppio clock consente domini di clock di lettura e scrittura indipendenti. Le operazioni nel dominio di lettura sono sincrone con l'orologio di lettura e le operazioni nel dominio di scrittura sono sincrone con l'orologio di scrittura. Selezionando l'opzione orologio singolo si ottiene un design molto più semplice, più piccolo e più veloce. La configurazione predefinita per il controller FIFO senza memoria è un orologio singolo (CLK) per pilotare WCLOCK e RCLOCK con lo stesso orologio. Deseleziona la casella di controllo Orologio singolo per pilotare orologi indipendenti (uno ciascuno per Scrittura e Lettura). Polarità dell'orologio: fai clic sulle frecce su o giù per modificare il bordo attivo degli orologi di scrittura e lettura. Se utilizzi un solo orologio puoi selezionare solo CLK; se si utilizzano orologi indipendenti è possibile selezionare la polarità sia del WCLOCK che dell'RCLOCK.
Abilitazione scrittura (WE)
WE controlla quando i dati di scrittura vengono scritti nell'indirizzo di scrittura (MEMWADDR) della RAM sul limite del clock. Polarità WE: fare clic sulle frecce su o giù per modificare il fronte attivo del segnale WE.
Abilita lettura (RE)
L'affermazione della RE provoca la lettura dei dati RAM nella posizione dell'indirizzo di lettura (MEMRADDR). Polarità RE: fare clic sulle frecce su o giù per modificare il fronte attivo del segnale RE.
Consenti scrittura quando FIFO è pieno
Selezionare questa casella di controllo per consentire alla FIFO di continuare a scrivere quando è piena. Il valore FIFO esistente verrà sovrascritto.
Consenti lettura quando FIFO è vuoto
Selezionare questa casella di controllo per consentire alla FIFO di continuare a leggere quando è vuota.
Reset asincrono (RESET)
L'attivazione del segnale RESET attivo basso ripristina il controller FIFO senza memoria. Polarità RESET – Fare clic sulle frecce su o giù per modificare il fronte attivo del segnale RESET.
Generazione di flag nel controller FIFO senza memoria
I flag nel controller FIFO senza memoria vengono generati come segue:
- I flag Pieno, Vuoto, Quasi pieno e Quasi vuoto sono output registrati di questo modulo.
- I flag Quasi pieno e Quasi vuoto sono porte opzionali; è possibile impostare i valori di soglia in modo statico o dinamico.
- Per impostare un valore statico per la soglia: deselezionare la casella di controllo accanto alla porta AFVAL o AEVAL; questo disabilita le porte e abilita la casella di controllo di testo accanto alle porte AFULL / AEMPTY. Inserisci la soglia statica desiderata in questo campo.
– Per impostare un valore dinamico per la soglia, selezionare le caselle di controllo accanto alla porta AFVAL o AEVAL, ciò consente la generazione del core con uno o entrambi i bus. È quindi possibile inserire dinamicamente i valori di soglia desiderati. - Il flag Full viene affermato sullo stesso orologio in cui vengono scritti i dati che riempiono la FIFO.
- Il flag Vuoto viene affermato sullo stesso orologio in cui gli ultimi dati vengono letti dalla FIFO.
- Il flag Quasi Pieno viene imposto sullo stesso orologio su cui è stata raggiunta la soglia.
- Il flag Quasi Vuoto viene imposto sullo stesso orologio su cui è stata raggiunta la soglia. Per esample, se si specifica una soglia quasi vuota pari a 10, il flag si afferma sullo stesso clock di lettura che fa sì che la FIFO contenga 10 elementi.
2 Area e velocità nel controller FIFO
Le dimensioni e la frequenza operativa del controller FIFO dipendono dalla configurazione e dalle funzionalità opzionali abilitate; notare che:
- Il design di un singolo orologio sarà più piccolo e più veloce; questo perché i sincronizzatori e gli encoder/decoder grigi non sono necessari.
- Le profondità delle porte che non sono una potenza di 2 genereranno un progetto più grande e più lento. Il motivo è che l'ottimizzazione logica avviene per profondità potenza di 2. Quindi, se hai bisogno di un FIFO 66 x 8, potrebbe essere più avanzatotagÈ necessario selezionare una profondità FIFO di 64 o 128 se l'area e/o la velocità sono importanti.
3 diagrammi temporali
Operazione di scrittura
Durante un'operazione di scrittura quando viene affermato il segnale WE, la FIFO memorizza il valore sul bus DATA in memoria. Il segnale WACK viene asserito ogni volta che si verifica un'operazione di scrittura riuscita sulla FIFO. Se la FIFO si riempie, viene affermato il flag FULL indicando che non è possibile scrivere altri dati. Il flag AFULL viene affermato quando il numero di elementi nella FIFO è pari alla soglia. Se si tenta un'operazione di scrittura mentre la FIFO è piena, il segnale OVERFLOW viene asserito al ciclo di clock successivo, indicando che si è verificato un errore. Il segnale OVERFLOW viene affermato per ogni operazione di scrittura che fallisce. COMEampIl diagramma temporale di una FIFO con configurazione di profondità pari a 4, valore quasi completo impostato su 3 e fronte di clock crescente è mostrato nella Figura 3-1.
Leggi l'operazione
Durante un'operazione di lettura, quando viene affermato il segnale RE, la FIFO legge un valore di dati sul bus Q dalla memoria. I dati sono disponibili al client due cicli di clock dopo l'asserzione della RE, questi dati vengono mantenuti sul bus fino all'asserzione della RE successiva. Il segnale DVLD viene affermato nello stesso ciclo di clock in cui i dati sono disponibili. Pertanto, la logica client può monitorare il segnale DVDLD per l'indicazione di dati validi. DVLD tuttavia afferma solo per il primo ciclo di clock che i nuovi dati sono disponibili, mentre i dati effettivi potrebbero essere ancora sul bus dati. Se la FIFO viene svuotata, viene affermato il flag EMPTY per indicare che non è possibile leggere più elementi di dati. Il flag AEMPTY viene affermato quando il numero di elementi nella FIFO è uguale alla soglia impostata. Se si tenta un'operazione di lettura mentre la FIFO è vuota, il segnale UNDERFLOW viene affermato nel ciclo di clock successivo indicando che si è verificato un errore. Il segnale UNDERFLOW viene affermato per ogni operazione di lettura che fallisce.
COMEampIl diagramma temporale di una FIFO con configurazione di profondità pari a 4, valore quasi vuoto impostato su 1 e fronte di clock crescente è mostrato nella Figura 3-2.
Operazioni con proporzioni variabili
Una FIFO con larghezza d'aspetto variabile ha diverse configurazioni di profondità e larghezza per il lato di scrittura e di lettura. Ci sono alcune considerazioni speciali quando si utilizza questo tipo di FIFO:
Ordine dei dati: il lato di scrittura ha una larghezza inferiore rispetto al lato di lettura: il FIFO inizia a scrivere nella parte meno significativa della memoria. (fare riferimento al diagramma temporale di seguito)
- Ordine dei dati – Il lato Scrittura ha una larghezza maggiore rispetto al lato Lettura, ovvero la FIFO inizia la lettura dalla porzione meno significativa della memoria. Ciò significa che se la prima parola nel lato di scrittura è 0xABCD, le parole lette dalla FIFO saranno 0xCD seguite da 0xAB.
- Generazione flag completo – Il FULL viene affermato quando non è possibile scrivere una parola intera dal punto di vista della scrittura. Il FULL viene deasserito solo se c'è spazio sufficiente nella FIFO per scrivere una parola intera dal rapporto d'aspetto di scrittura. (fare riferimento al diagramma temporale nella Figura 3-3)
- Generazione di flag vuoti: EMPTY viene deasserito solo quando è possibile leggere una parola intera dalle proporzioni lette. L'EMPTY viene affermato se la FIFO non contiene una parola intera dalle proporzioni lette (fare riferimento al diagramma temporale nella Figura 3-3).
- L'implicazione della generazione dell'indicatore di stato è che è possibile avere una parola parziale nella FIFO che potrebbe non essere immediatamente visibile sul lato letto. Per esample, considerare quando il lato di scrittura ha una larghezza inferiore rispetto al lato di lettura. Il lato di scrittura scrive 1 parola e termina. In questo tipo di scenario, l'applicazione che utilizza FIFO deve considerare cosa rappresenta una parola dati parziale.
- Se la parola dati parziale non può essere elaborata a valle, non ha senso estrarla dalla FIFO finché non ha raggiunto una parola intera. Tuttavia, se la parola parziale è considerata valida e può essere elaborata a valle nel suo stato "incompleto", è necessario progettare un altro tipo di meccanismo per gestire questa condizione.
La Figura 3-3 illustra una condizione in cui il lato di scrittura è configurato con larghezza x4 e il lato di lettura con larghezza x8.
4 Descrizione della porta
La Tabella 4-1 elenca il controller FIFO senza segnali di memoria nella macro generata.
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