关于异步fifo的快转慢的问题

发布时间：2022-01-01T19:27:43更新时间：2022-01-01T19:28:04 浏览量：313

[文章摘要]: 最近一位好朋友跟我提起一个线程同步fifo的问题，或者很有水准的。我贴在这儿给大家看一下：线程同步fifo务必将读写能力的pointer来做比较导致满和空数据信号，但是倘若fifo的2个时钟域的clk距离特别是在大，pointer在做跨时钟域转换的情形下就会产生问题。什么问题呢？慢...

最近一位好朋友跟我提起一个线程同步fifo的问题，或者很有水准的。我贴在这儿给大家看一下：线程同步fifo务必将读写能力的pointer来做比较导致满和空数据信号，但是倘若fifo的2个时钟域的clk距离特别是在大，pointer在做跨时钟域转换的情形下就会产生问题。什么问题呢？慢时钟采快时钟会漏采数据信息。

举例子：线程同步fifo，写时钟500M，读时钟100M，距离5倍。那么写时钟域的write_pointer就会以500M的工作频率提高，但是读时钟的read_pointer提高的工作频率是100M。如今要判断满和空，满是在写时钟域判断的，空是在学时钟域判断的。下边的图所表明：

判断满的法子是拿write_pointer和做完CDC转换回家的read_pointer来做比较。CDC转换的法子是采用格雷码过二级flip-flop的同步控制器。由于read_pointer属于100M的工作频率，write时钟域有500M，归属于快采慢，CDC转换不易有什么问题。因此满的判断不易有哪些问题。

判断空的法子是拿read_pointer和做完CDC转换回家的write_pointer做比较。CDC转换的方法也是采用格雷码过二级flip-flop的同步控制器。由于write_pointer的变化工作频率是500M，而read时钟域仅有100M的clk，属于慢采快，CDC的转换就会出问题。

出什么问题？

因为read时钟的工作频率过低，因而write_pointer做完CDC之后获得的将是零星的离散变量的抽样值，而不是连续的值，例如极有可能会抽样到格雷码的5->10->15，而不是连续的格雷码的5->6->7->8............

那么该怎么解决这个问题？

这个问题事实上没法解决，也无需解决。

为什么没法解决？

因为快时钟往慢时钟传数据信息，要想一个不漏，唯一的方法就是hold住（通常来讲，至少hold住目标时钟域2T）。把现如今数据信息牢牢地keep住，直到数据信息被取离开再传下一个。但是很明显write_pointer属于自增型的，只需fifo没有满，它都可以不断提高，并不会hold始终不变，因而一定会漏采。

为什么无需解决？

因为只需fifo够大，即使见到的write_pointer是离散变量的，也不会伤害到fifo判空。只需fifo判空不不正确，线程同步fifo的方式就没有问题，只不过效率高极有可能略微降低。

举例子：

当read时钟域抽样到write_pointer的值是5的情形下，真真正正的write_pointer的值极有可能要多少钱？极有可能早就是5，6，7，8，9这种了。但毫无疑问不容易比5小。

为什么不大可能比5小？

因为对于write_pointer而言，它从4变为5，这一沿变在跨CDC的情形下，仅有没有采着和采着二种极有可能，没采着得话，跨完时钟域得到4，采着了就获得5。毫无疑问不大可能得到比5大的值。

也就是说，只需是格雷码跨CDC，跨过去的值只极有可能比真真正正值同样或者小，不大可能比真真正正值大！

因而如果在read时钟域早就看到write_pointer等同于5了，那么真真正正的write_pointer必然不小于5。那么依据write_pointer等同于5来判断空，很有可能得到一个很传统式的空（还能够叫假空）！也就是说线程同步fifo原本也了解，读时钟域就判断出空，临时性停止读取数据。

但是这并不会导致不正确，因为那样传统式的空判断，只是降低了读的效率高，并没有导致载入有误的数据信息或者找不到的数据信息。

因而，即使抽样到的write_pointer是个离散值，但是由于线程同步fifo并不会有实际的行为不正确，因而也无需解决这个问题。

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