高速FIFO电路在数据采集系统中的应用

　　almost_full：高有效，如果为高电平，在写一个数据FIFO将全满;

　　almost_empty：高有效，如果为高电平，在读一个数据FIFO将全空;

　　prog_full：可编程满标志，根据需要，可以设定FIFO内部有多少数据，该标志信号有效;

　　prog_empty：可编程空标志，根据需要，可以设定FIFO内部有多少数据，该标志信号有效;

　　wr_data_count：说明FIFO内部已经写了多少数据;

　　rd_data_count：说明FIFO内部有多少数据可以读。

　　FIFO控制电路设计

　　实际电路设计不考虑读写时钟的频率和相位的异同，读写时钟域的电路基于同步电路设计的理念来进行设计，在设计过程中，满足读时钟频率不低于写时钟频率即可。在图4中给出了FIFO控制电路的流程图，下面将对低速传输和高速传输进行详细介绍。

　　低速采集数据传输过程

　　在图5给出了低速采集时传输周期时序仿真时序图，在低速采集时，写时钟频率小于读时钟，每次触发长度为FIFO长度的一半。采集结束即剩余数据传输的长度不到FIFO的一半。根据prog_full的设置，在prog_full有效，同时采集门控信号有效时启动触发请求，由于prog_full为写时钟域信号，必须要经过rd_clk同步，源代码如下：

　process(rd_clk,acq_start_rst)
　　begin
　 if acq_start_rst=’1’then
　　 prog_full_dly=’0’;
　 prog_full_dly1=’0’;
elsif rd_clk’event and rd_clk=’1’
then
if acq_gate= ’1’ then
prog_full_dly=prog_full;
prog_full_dly1=prog_
full_dly;
else
prog_full_dly=’0’;
　 prog_full_dly1=’0’;
　end if;
end if;
end process;

　　当FIFO半满时触发读请求有效，acq_frame_l为低电平，启动采集数据传输请求，地址和数据同时有效，sdram控制器给出应答信号acq_trdy_l，长度由FIFO读写控制电路决定，触发一次的长度为32，即FIFO半满的长度，传输完毕，给出传输结束标志信号acq_blast，一次传输周期结束。采集门控信号结束后，FIFO剩余数据长度不足32，这时候启动门控结束传递进程，触发结束标志由almost_empty决定，当alomost_empty有效时，停止触发。

高速采集数据传输过程

　　在高速采集时，读时钟频率等于写时钟频率，当启动触发传输时，触发传输长度为门控信号长度，直到将FIFO内部数据传输完毕，触发结束标志由almost_empty决定，当alomost_empty有效时，停止触发传输，触发传输过程如图6所示。

　　结语

　　采用高速异步FIFO作为数据采集缓存，应用范围十分广泛。特别是在高速数据采集系统中，在外接存储器时，采集数据首先要经过缓存才能存入外部存储器，采用FPGA自生成FIFO就能够满足要求。本方案充分利用FIFO的特点，通过控制电路优化设计，解决了读写时钟的异同问题，提高了电路的工作效率。