异步fifo知识点_异步fifo格雷码

1.格雷码

（1）二进制码转换成格雷码，其法则是保留二进制码的最高位作为格雷码的最高位，而次高位格雷码为二进制码的高位与次高位相异或（异或：两个数相同为0，不同为1），而格雷码其余各位与次高位的求法相类似。

（2）格雷码转换成二进制码，其法则是保留格雷码的最高位作为自然二进制码的最高位，而次高位自然二进制码为高位自然二进制码与次高位格雷码相异或，而自然二进制码的其余各位与次高位自然二进制码的求法相类似。

异步FIFO的写指针和读指针分属不同时钟域，这样指针在进行同步过程中很容易出错，比如写指针在从0111到1000（一般来说地址都是顺序往上加的）跳变时4位同时改变，这样读时钟在进行写指针同步后得到的写指针可能是0000-1111的某个值，一共有2^4个可能的情况，而这些都是不可控制的，并不能确定会出现哪个值，那出错的概率非常大（导致系统异常，亚稳态问题），怎么办呢？

到了格雷码发挥作用的时候了，而格雷码的编码特点是相邻位每次只有 1 位发生变化， 这样在进行指针同步的时候，只有两种可能出现的情况：1.指针同步正确，正是我们所要的；2.指针同步出错。举例假设格雷码写指针从000->001，将写指针同步到读时钟域同步出错，出错的结果只可能是000->000，因为相邻位的格雷码每次只有一位变化，这个出错结果实际上也就是写指针没有跳变保持不变，那么这个错误会不会导致读空判断出错？答案是不会，最多是让空标志在FIFO不是真正空的时候产生，而不会出现空读的情形（本来应该写入一个数据了，但是格雷码出错，还是000不变，这时候就会表现出虚空，但是这样只会带来写操作的延迟，不会对逻辑产生影响）。所以gray码保证的是同步后的读写指针即使在出错的情形下依然能够保证FIFO功能的正确性。

如何写格雷码？
        格雷码的性质：当第N位从0变到1的时候，之后的数的N-1位会关于前半段轴对称，而比N位高的位是相同的。
        我们看一下8bit格雷码的前四位的例子。示意图如下：

后4位就是关于第四位镜像对称，然后再高一位改为1即可，后面可以这样类推。

 2、

对于异步FIFO而言，这里会引入一个新的问题，就是读写指针位于不同的时钟域，二者需要同步后才可以比较，同步的过程有两个：
 
（1）将读时钟域的读指针同步到写时钟域，将同步后的读指针与写时钟域的写指针进行比较产生写满信号；