实验目的：
最近几天，师兄安排我帮他用FPGA做一个FIFO，用FPGA接收DSP采集和做完信号处理的数据，然后将数据存入FIFO中，ARM再从FIFO中将数据读走，大概的模型如图1所示：
图1 结构框图
如图1，cs_n为片选信号，DSP和ARM各给FPGA一个片选信号，低电平有效；wr_n为DSP送给FPGA的写使能信号，低电平有效；rd_n为ARM送给FPGA的读使能信号，低电平有效；data为16位位宽的数据总线，DSP给FPGA的输入数据总线（写总线），ARM给FPGA的是输出数据总线（读总线）；wr_full是FIFO写满的标志信号，高电平有效；rd_empty是FIFO读空的标志信号，高电平有效。
过程及结果：
（1） FIFO IP核的配置与调用
图2 IP核的配置1
图3 IP核的配置2
图4 IP核的配置3
图5 IP核的配置4
FIFO的例化：
（2）将输入信号多打两拍，稳定输入信号并降低亚稳态发生的概率
1: //用系统时钟sclk给输入信号多打两拍，稳定输入信号，降低亚稳态出现的概率
2: //将DSP送来的信号打两拍
3: always @(posedge sclk or negedge rst_n)
4: begin
5: if(rst_n == 1'b0)
6: {csn_dsp_r, wr_n_r} <= 6'h3f;
7: else
8: {csn_dsp_r, wr_n_r} <= {{csn_dsp_r[1:0],csn_dsp}, {wr_n_r[1:0],wr_n}};
9: end
10:
11: always @(posedge sclk or negedge rst_n)
12: begin
13: if(rst_n == 1'b0)
14: data_in_r <= 16'd0;
15: else
16: data_in_r <= {data_in_r[31:0], data_in};
17: end
18:
19: //将ARM送来的信号打两拍
20: always @(posedge sclk or negedge rst_n)
21: begin
22: if(rst_n == 1'b0)
23: {csn_arm_r, rd_n_r} <= 6'h3f;
24: else
25: {csn_arm_r, rd_n_r} <= {{csn_arm_r[1:0],csn_arm}, {rd_n_r[1:0],rd_n}};
26: end
（3） 读/写操作的控制
1: //DSP将数据送入FPGA，写入FIFO
2: assign data_in_w = (csn_dsp_r[2]==1'b0 && wr_n_r[2]==1'b0)? data_in_r[47:32]: 16'd0;
3: assign wrreq = (csn_dsp_r[2]==1'b0 && wr_n_r[2]==1'b0)? 1'b1: 1'b0;
4: //将FIFO中的数据读出送给ARM
5: assign rdreq = (csn_arm_r[2]==1'b0 && rd_n_r[2]==1'b0)? 1'b1: 1'b0;
（4） Testbench的搭建
① 基本的延时语句，包含建立时间、数据采集时间、保持时间、读等待时间等；
② 写数据任务（data_delay应≤系统时钟周期）；
③ 读数据任务；
④ 整体流程控制；
⑤ 时钟信号和复位信号的初始化。
（5） 仿真结果及分析
图6 Modelsim中查看FIFO的值
图7 transcript窗口的信息
图8 仿真波形图1
图9 仿真波形图2
图10 仿真波形图3
如图6所示，通过查看Modelsim中的存储器可看到FIFO中的值，从地址0~255各存储单元上的值也是0~255，与Testbench中设计的一致；如图6所示，transcript窗口显示了从FIFO中读出的数据内容（这里的address不是地址，是变量j的值）；图8展示了基本延时单元的延时时间；由图9可知，FIFO写满之后，wr_full信号被拉高，csn_dsp也随之拉高（Testbench中设计的是拉高），csn_arm被拉低，进入到FIFO读数据状态，读出0地址上的数据0后，wr_full又被拉低了（说明FIFO又可以写数据了）；如图10所示，当读到FIFO的255地址时，rd_empty信号被拉高，此时，FIFO已被读空，最后输出的数据是255。