FIFO verilogIP 包括深度为1的fifo 包括普通同步FIFO和异步FIFO，均为first word fall through模式，同步fifo三种写法，异步fifo三种写法，可参数化配置，接口为fifo的基础接口 提供基础的testbench，两种fifo均在fpga上进行了验证

module sync_fifo_counter #( parameter DATA_WIDTH = 8, parameter DEPTH = 1 )( input clk, rst, input wr_en, rd_en, input [DATA_WIDTH-1:0] din, output [DATA_WIDTH-1:0] dout, output full, empty ); reg [DATA_WIDTH-1:0] mem; reg wr_ptr, rd_ptr; reg count; // FWFT模式直接输出存储数据 assign dout = mem; assign empty = (count == 0); assign full = (count == DEPTH); always @(posedge clk) begin if(rst) begin count <= 0; mem <= 0; end else begin case({wr_en, rd_en}) 2'b10: if(!full) begin mem <= din; count <= count + 1; end 2'b01: if(!empty) begin count <= count - 1; end 2'b11: begin mem <= din; end endcase end end endmodule

这种实现方式在depth=1时特别简单，但扩展到更大深度时需要调整计数器位宽。注意FWFT模式下数据直接存储在输出端口，读操作更像是数据更新。

FIFO verilogIP 包括深度为1的fifo 包括普通同步FIFO和异步FIFO，均为first word fall through模式，同步fifo三种写法，异步fifo三种写法，可参数化配置，接口为fifo的基础接口 提供基础的testbench，两种fifo均在fpga上进行了验证

状态机法用有限状态代替计数器，适合资源受限场景。用两个状态位表示空/满状态，当读写指针相遇时切换状态。这种方法省去了计数器需要的加法器，但需要处理边界条件：

// 状态定义 localparam EMPTY = 2'b01; localparam FULL = 2'b10; always @(posedge clk) begin if(wr_en && !full) begin // 写入逻辑 if(state == EMPTY) state <= NORMAL; end if(rd_en && !empty) begin // 读取逻辑 if(count == 1) state <= EMPTY; end end

指针法则采用读写指针循环递增的方式，通过指针差值判断空满。这是最接近ASIC实现的方法，但需要处理指针回绕：

reg [ADDR_WIDTH:0] wr_ptr, rd_ptr; // 多1bit用于回绕判断 assign full = (wr_ptr[ADDR_WIDTH] != rd_ptr[ADDR_WIDTH]) && (wr_ptr[ADDR_WIDTH-1:0] == rd_ptr[ADDR_WIDTH-1:0]);

异步FIFO的实现难点在跨时钟域处理。格雷码转换是常见方案，但要注意转换时机。这里给出一个基于双端口RAM的实现框架：

module async_fifo_graymap ( input wr_clk, rd_clk, input wr_rst, rd_rst ); // 写指针格雷码转换 always @(posedge wr_clk) begin binary_wr_ptr <= binary_wr_ptr + wr_en; gray_wr_ptr <= (binary_wr_ptr >> 1) ^ binary_wr_ptr; end // 读指针同步链 always @(posedge wr_clk) begin gray_rd_sync1 <= gray_rd_ptr; gray_rd_sync2 <= gray_rd_sync1; end

实测在Xilinx Artix-7上，深度16的异步FIFO需要约80个LUT。时序约束要设置setclockgroups异步，否则工具会误报时序问题。

Testbench编写时注意构造写快读慢和读快写慢两种场景。分享一个实用的波形生成方法：

// 写突发后停止 initial begin repeat(5) begin @(negedge clk); wr_en = 1; din = $random; end wr_en = 0; #1000; end

深度为1的FIFO有个特殊用例：当作为时钟域交叉的单脉冲信号传递时，配合握手信号能避免亚稳态。实际项目中用它传递中断信号效果不错，但要注意发送端需保持信号直到确认接收。