例子 - 1：f_wr > f_rd，连续读写
写时钟80MHz。
读时钟50MHz。
Burst_Len = 120，也就是要求至少安全写入120个数据。
连续写入和连续读取，无空闲时间，写入后立即开始读取 ,读写宽度相同。
Sol:
写速率 > 读速率，FIFO迟早会被写满，但它要求至少写入120个数据后FIFO不满。
写入120个数据耗时 120 * 12.5 ns = 1500 ns 。
写入开始后FIFO内数据以 30M/Date 速率增加。
数据增加持续了 1500 ns ，FIFO最小深度：0.0000015 * 30000000 = 45
例子-1 总结公式：
例子 - 2 ：f_wr > f_rd & 写速率 > 读速率，非连续读写
写时钟80MHz。
读时钟50MHz。
Burst_Len = 120，也就是要求至少安全写入120个数据。
写入后立即开始读取 ,读写宽度相同。
2个时钟中有1个数据写入（写速率：80M * 1/2 = 40M）。
4个时钟中有1个数据读出（读速率：50M * 1/4 = 12.5M）。
Sol:
FIFO迟早会被写满 ，但它要求至少写入120个数据后FIFO不满。
写一个数据耗时：2/80MHz = 25ns
需要至少写入120数据，耗时：25 * 120 = 3000ns
例子2只是读写速率和例子1不同，可以直接用的公式（1） :
FIFO_DEPTH > (写速率-读速率)* Burst_Len/写速率 = (40M-12.5M)*120/40M = 83
例子 - 3：f_wr < f_rd ，连续读写
写时钟30MHz。
读时钟50MHz。
Burst_Len = 120，也就是要求至少安全写入120个数据。
连续写入和连续读取，无空闲时间，写入后立即开始读取 ,读写宽度相同。
Sol:
FIFO_DEPTH > 1 即可。读速率比写速率快，数据不会滞留。
例子 -4：f_wr < f_rd & 写速率 > 读速率，非连续读写
写时钟30MHz。
读时钟50MHz。
Burst_Len = 120，也就是要求至少安全写入120个数据。
2个时钟中有1个数据写入（写速率：30M * 1/2 = 15M）。
4个时钟中有1个数据读出（读速率：50M * 1/4 = 12.5M）。
Sol:
虽然写时钟小于读时钟频率，但是，宏观上写速率大于读速率。可以直接用的公式（1） :
FIFO_DEPTH > (写速率-读速率)* Burst_Len/写速率 = (15M-12.5M)*120/15M = 20
例子 1-4总结
当满足以下所有条件时，就可使用公式（1）：
- 写速率 > 读速率时。
- 读写有效数据占比 <= 0.5，且 有效数据均匀分布在所有时间上。或者说，无论微观时间、还是宏观时间上，读写速率近似于
时钟频率 * 有效数据占比时。
当每100个时钟写80个数据时，微观时间上的写速率与数据排列有关，不能将宏观写速率带入式子（1）
例子 - 5
读写时钟频率相同。
100个时钟有80个数据写入。
10个时钟有8个数据读出。
Burst_Len = 160，也就是要求至少安全写入160个数据 。
Sol:
宏观上，读写速率相同；当FIFO足够深时，FIFO不会溢出。
微观上，写速率有多种情况：
1.png
| case | 完整写入160个数据，需要的周期数 |
|---|---|
| 1 | 200 |
| 2 | 200 |
| 3 | 180 |
| 4 | 160 |
| 5 | 200 |
- 为了求出安全的最小FIFO深度，我们需要考虑最差的情况。
- 最差的情况下，写入和读出速度应该相差最大。 写入要最快，读出要最慢。FIFO内的数据增加最快。
- 从上表中可得出：最大写入速率是case 4（back to back write，中间没有空闲，速率为时钟频率 f，写入了160个 ）。
- 读出要最慢，在写160个数据期间，读相比于写端可以认为是速率均匀的，速率为
f*8/10，读出了160 * 8 /10 = 128个。 - 因此
FIFO_DEPTH > 160 - 128 = 32。用公式（1）也可以得到这个结果，写速率带入f而不是f*8/10。
总结：求解步骤
-
考虑最差的情况下，写入和读出速度应该相差最大。 写入要最快，读出要最慢。FIFO内的数据增加最快。
-
只考虑宏观上写入速率 >= 读出速率的情况。
-
确定写入Burst_Len大小。Burst_Len指的是一段连续写入区间，由于没有空隙这段时间写入速率最大最多。
一定要对具体的数据分布情况具体分析，Burst_Len一定是最长的一段连续写入区间。 -
在微观上，确定最大写入速率。Burst_Len足够长时，写入速率 = 写时钟频率（back to back write）。
而在例子 - 2中，Burst_Len很短，没有back to back write，写入速率 = 写时钟频率 * 写有效占比。 -
在微观上，确定最小读出速率。一般认为读出速率是均匀的，读出速率 = 读时钟频率 * 读有效占比。
-
带入公式（1）计算。
Burst_Len足够长时，将上面读出写入速率带入公式（1），可得到网上讨论最多的FIFO深度求解公式：
十分不建议直接用公式（2）无脑计算，上式只有Burst_Len足够长，发生back to back write时才适用。
建议根据1~6步骤，判断微观写速率是否均匀，带入式子（1）计算。
以上，仅备忘用途。
可能会有错误。
网友评论