FIFO使用技巧

FPGA中，经常会用到FIFO来缓冲数据或者跨时钟传递数据。

1、Almost full & Almost empty

作为初学者，最开始使用FIFO的时候，对于它的理解，无非是配置好位宽、深度；如有必要，再加上Full、Empty信号即可；或者在跨时钟应用中，选用DCFIFO。
FIFO中有两个信号，Almost Full和Almost Empty，一直不理解为什么需要这两个信号。有Full、Empty，为什么还要加上Almost这两个鸡肋？
在读FIFO时，我们一般在时序逻辑中判断Empty Signal：如果Empty Signal为低，说明FIFO有数据可以读，于是拉高Readreq。这在连续读操作会出问题。

如上图，第2个clock中Empty signal为高，于是第3个clock中Readreq为高，此时读出的数据是没有问题的。但假设此时已经是FIFO的最后一个数据，由第3个clock的Readreq signal，在第4个clock中Empty Signal才会拉高，而在第4个clock中，时序逻辑输入的Empty Signal是上一个时钟的低电平信号，于是认为还有有效的FIFO数据，Readreq继续为高。
有两种方法解决这个问题：

• Readreq拉高后的下一个时钟再去判断Empty Signal；
• 配合使用Almost Empty Signal来处理；

第一种方法每两个clock才能处理一个FIFO数据，想要快速地读出数据，这种方法显然不合适。
方法二的思路是：将FIFO的Empty和Almost_empty以及读使能配合起来使用，来保证能够连续读，并准确的判断FIFO空满状态，提前决定是否能启动读使能。具体的实施办法是：当Empty为1，立即停止读；当Empty为0，Almost_empty为0时，可以放心读；当Empty为0，但是Almost_empty为1时，如果上一拍读使能Read也为1，那么不能读;当Empty为0，但是Almost_empty为1时，如果上一拍读使能Read为0，可以读最后一拍。这样，在数据连续读取时，既能不间断的读出数据而又不导致FIFO为空后还错误的读出数据。