[发明专利]一种基于源同步的分布式异步FIFO数据交互方法及FIFO结构

说明书

本发明公开了一种基于源同步的分布式异步FIFO数据交互方法及FIFO结构，包括以下步骤：发送端产生写操作并维护写指针，将写时钟、写使能及写数据信号通过源同步的方式输出到接收端；发送端根据源同步输入的读时钟、读使能信号维护读指针，并将读指针同步到写时钟域下，维护满/非满信号；接收端产生读操作并维护读指针，将读时钟、读使能信号通过源同步的方式输出到发送端；接收端根据源同步输入的写时钟、写使能及写数据信号维护写指针及写时钟域，并将写指针同步到读时钟域下，维护空/非空信号。本发明有效减少数据发送端和接收端之间数据互联线的数量，降低了物理实现难度，兼顾流量控制的高效数据传输，在有限资源开销的基础上提高能效比。

技术领域

本发明属于异步FIFO技术领域，具体属于一种基于源同步的分布式异步FIFO数据交互方法及FIFO结构。

背景技术

GALS(Global Asynchronous Local Synchronous全局异步局部同步)通信机制，被认为是纳米技术阶段解决高集成电路设计所面临问题的一种有效途径，有利于实现芯片面积和功耗的降低以及系统性能的提升。基于GALS架构的网络互联的关键技术之一就是如何高效的实现异步互联，这种异步互联不仅需要在逻辑功能层面保证高效、正确的传输，同时还需要兼顾版图设计的可实现性与复杂度。常见的可靠异步传输方式包括双轨四向握手方式以及异步FIFO的方式。双轨四向握手方式是一种逻辑简单、易于实现的异步设计方式，它通过在数据传输总线的基础上分别扩展一位请求信号和响应信号即可实现可靠正确传输，但是数据传输率低，每一次有效的数据传输都需要跨时钟域进行四次握手，因此通常被应用于点对点的控制命令异步设计中，不适用于大数据量高效传输。异步FIFO作为一种高效的异步设计方式被广泛应用于跨时钟设计逻辑中，其采用格雷码的方式进行读写指针的跨时钟传递，避免了多位同时翻转导致的误采样，在保证缓存深度的情况下，理论上可以实现不间断流水的跨时钟域数据传输。传统的异步FIFO结构，其缓存空间位于写时钟域，FIFO的空满信号判断通过格雷码传递的读写指针分别在读写时钟域下独立产生，这种集中式结构无法直接应用于层次化异步互联结构中某一节点的发送或接收端口中，因为其内部仍存在两个不同的时钟域，将该FIFO置于相邻两个节点的任何一端(写或读时钟域)，都会导致另一端(读或写时钟域)的时钟/控制/数据信号经过顶层走线进行互连，这也违背了GALS策略的设计原则；

易于设计的一种分布式异步FIFO可以根据时钟域拆分出FIFO写与FIFO读两个独立模块，模块之间的传输信号包括全部存储体(由寄存器组实现)及格雷码的读写指针。这种结构虽然能够实现相邻节点之间的异步传输，但当FIFO深度及位宽较大时，两个模块之间的存储体(寄存器组实现)交互信号就会非常多，导致资源占用较高，这对后端物理实现仍然会带来很大的挑战。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于源同步的分布式异步FIFO数据交互方法及FIFO结构，解决目前传统异步FIFO中的资源占用较高，后端物理实现困难的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于源同步的分布式异步FIFO数据交互方法，包括以下步骤：

发送端产生写操作并维护写指针，将写时钟、写使能及写数据信号通过源同步的方式输出到接收端；同时，发送端根据源同步输入的读时钟、读使能信号维护读指针，并将读指针同步到写时钟域下，维护满/非满信号；

接收端产生读操作并维护读指针，将读时钟、读使能信号通过源同步的方式输出到发送端；接收端根据源同步输入的写时钟、写使能及写数据信号维护写指针及写时钟域，并将写指针同步到读时钟域下，维护空/非空信号。

进一步的，写时钟采用反钟门控输出，写使能和写数据采用正沿寄存器输出。

进一步的，读时钟的上升沿进行寄存器输入发送端，读时钟的下降沿维护格雷码读指针；

写时钟域下进行读指针的先负沿后正沿两级同步。