异步FIFO的verilog实现_异步fifo满信号高两位

在写异步FIFO之前先搞明白一个问题，就是二进制转格雷码，很简单，

比如： 二进制数10110，要求它对应的格雷码，先将10110>>1 , 得到 01011，然后（10110）^(01011)就得到其对应的格雷码。

查阅了很多博主关于异步fifo的verilog实现代码，最被大家采纳接受的就是下面要说的这种，自己学习注释，记录下来加深自己的理解也为网友学习开辟道路。

1，异步FIFO,深度8，输入输出宽度为4bit

2，采用格雷码进行空满条件判断（格雷码判空：直接判断读写地址是否相同即可）

                                                 （格雷码判满：需要满足最高位不同，次高位也不同，其余位必须相同，所以需要将                                                信号高两位反转，其余不变）

异步FIFO最核心的部分就是精确产生空满标志位，这直接关系到设计的成败。本文采用比较读写指针来判断FIFO的空满，如果FIFO的深度是n-1位线所能访问到的地址空间，那么此设计所要用的指针位宽就比实际多出一位，也就是n位，比如FIFO的深度为8，我们需要用宽度为4的指针。这样做有助于判断FIFO是空还是满。

怎么判断FIFO的空/满？为了保证数据正确的写入或者读出，而不发生溢出或者读空的状态出现，必须保证FIFO在满的状态下，不能进行写操作，在空的状态下不能进行读操作，因此怎样判断FIFO的空/满就成了FIFO设计的核心思想。由于设计的FIFO为异步FIFO，读写时钟相互独立，当二进制读地址从0111向1000变化时，地址所有位都要变化，如果写时钟恰好在读地址的变化时刻采样，写所得到的读地址值有可能是从0000到1111中的任何一个（即亚稳态的发生），可以采用gray码形式。由于格雷码每次只变化一位，采用格雷码可以降低亚稳态的发生概率。

先看二进制码，N=4时，0-16的二进制码如图左数据，除了最高位，余下的3位，其实是0-8地址的循环。（这就是为什么N+1的原因），因为：假设开始写入和读出地址均为0000，此时FIFO写入8个数据，写地址变为1000（gray：1100），读地址为0000（gray：0000），这就是满的条件，假设又执行了8次的读操作，使得读地址为1000（gray：1100），这就是空条件，另外的8次写操作使得写地址等于0000（gray：0000），但读地址仍然为1000（gray：1100），因此FIFO为满条件，（除了最高位，地址始终以3位在循环变化）。

由于设计的FIFO为异步FIFO，读写时钟相互独立，当二进制读地址从0111向1000变化时，地址所有位都要变化，如果写时钟恰好在读地址的变化时刻采样，写所得到的读地址值有可能是从0000到1111中的任何一个（即亚稳态的发生），采用gray码的形式对地址进行判空/满操作。如上面分析所示（Gray码的最高位和次高位为空满标志位，满：读写地址的最高位和次高位相反，空：读写地址的最高位和次高位相同）

话不多说直接上代码：