基于fpga的异步fifo设计40毕业论文

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1、江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院专业学生姓名班级学号指导教师III二零壹叁年六月江苏科技大学本科毕业论文基于FPGA的异步FIFO设计AsynchronousFIFOdesignbasedonFPGAIIIIII摘要在现代集成电路芯片中，随着设计规模的不断扩大，一个系统往往包含多个时钟，如何进行异步时钟间的数据传输成为了一个很重要的问题。异步FIFO（FirstInFirstOut）是一种先进先出电路，可以在两个不同的时钟系统间进行快速准确的数据传输，是解决异步时钟数据传输问题的简单有效的方案。异步FIFO在网络接口、数据采集和图像处理等方面得到了十分广泛的应用，由于

2、国内对该方面研究起步较晚，国内的一些研究所和厂商开发的FIFO电路还远不能满足市场和军事需求。由于在异步电路中，时钟间的周期和相位完全独立，以及亚稳态问题的存在，数据传输时的丢失率不为零，如何实现异步信号同步化和降低亚稳态概率以及正确判断FIFO的储存状态成为了设计异步FIFO电路的难点。本课题介绍了一种基于FPGA的异步FIFO电路设计方法。课题选用QuartusII软件，在CycloneII系列的EP2C5T144C8N芯片的基础上，利用VHDL硬件描述语言进行逻辑描述，采用层次化、描述语言和图形输入相结合的方法设计了一个RAM深度为128bit，数据宽度为8bit的

3、高速、高可靠的异步FIFO电路，并对该电路功能进行时序仿真测试和硬件仿真测试。关键词：异步FIFO；同步化；亚稳态；仿真测试AbstractInmodernICchips,withthecontinuousexpansionofthescaleofdesign,asystemalwayscontainsseveralclocks.Howtotransmitdatabetweentheasynchronousclocksbecomeaveryimportantproblem.AsynchronousFIFO(FirstInFirstOut)isafirst-in,first

4、-outcircuit,itcantransmitdatabetweentwodiffentclocksystemsfastlyandaccurately,itisalsoasimpleandeffectivesolutiontosolvetheproblemofasynchronousclockdatatransfer.TheasynchronousFIFOnetworkinterface,dataacquisitionandimageprocessing.Butbecauseoftheaspectofalatestart,somedomesticresearchins

5、titutesandmanufacturerswhichresearchtheFIFOcircuitalsocannotmeettheneedsofthemarketandthemilitary.Intheasynchronouscircuit,becauseofthattheclockcycleandphaseiscompletelyindependent,andthepresenceofmetastabilityproblems,thelossrateofdatatransmissionisnotzero.Howtoimplementasynchronoussigna

6、lsynchronization,reducetheprobabilityofmetastabilityandjudgethestateoftheFIFOstoragecorrectlybecomeadifficultproblemwhiledesigningtheasynchronousFIFOcircuit.ThispaperintroducesamethodofasynchronousFIFOcircuitdesignbasedonFPGA.ThistopicselectsQuartusIIsoftware,theCycloneIIfamilyEP2C5T144C8

7、Nchip,basedontheuseofVHDLlanguageforlogicaldescriptions,usingthemethodofcombininglanguageandgraphicalinput,Thistopicdesignsawithtimingandsoftwaresimulation.Keywords:AsynchronousFIFO;Synchronization;Metastability;simulationtesting目录第一章绪论11.1FPGA简介11.2异步FIFO简介11.3国内外研