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异步fifo，解决跨时钟域的数据传输问题。
由binary，gray两种counter组成，在读写domain之间，只传输gray code。
主要的设计难点在empty和full的产生中。
empty信号在read domain中产生，full信号在write domain中产生。
fifo设计框图：
ptr表示读写的gray编码地址，ptr之间的cdc，完成empty和full信号的有效生成。
中间的双口ram，接收读写addr/data。
Binary counter会出现多位变化，所以多使用gray counter。尽管gray counter只能应用在2^n深度中。
Gray-binary的conversion
binary-gray的conversion
异步FIFO中的两种结构：
1)只含一个寄存器
2)含有两个寄存器，但是少一个conversion的逻辑
gray到binary的转换主要是为了进行自加运算。
在empty和full信号的产生过程中，需要增加一比特来进行判断。如4bit的ptr，只有下三位用于计数，
最高位用于循环，在wptr[2:0]=rptr[2:0]时，根据wptr[4]和rptr[4]的值来判断full和empty。
但是当fifo中使用gray code来判断full/empty时，就无法用这个方法。
所以实际中，可以维护两个gray counter，一个Nbit，一个N-1bit。
N-ibit来进行判断低位的数据地址，高位N-1判断empty和full。
由于gray编码的如下特性：
可以将这两个gray counter合并，dual-nbit counter。
在7--->8和15--->0的转变中，会有两位的bit变换，不是标准的gray counter。
在实现中，可以通过case建模的binary到gray转换来实现。
当异步fifo两侧是faster--->slow，可能会出现sync gray code增加了两次才被slow clock采样到，
但这并不会出现multi-bit cdc 的错误。
因为本质上，sync gray code还是一位的变化，只是上一次未被采样而已，并不会造成各个信号
在clock沿附近，出现不同glitch的情况。
同样的当异步fifo两侧，faster--->slow，不会因为full-state的不及时，出现overflow，也不会因为
empty-state的不及时，出现underflow。
因为full状态在write domain产生，在faster--->slow的情况中，wptr的更新是及时的，
同样的empty状态在read domain，在faster---slow的情况中，不会出现empty情况，
如果是在slow---faster的情况下，rptr的更新也是及时的。
但是empty和full的deassert可能会由于同步通信，产生滞后，导致fifo效率降低，这是不能避免的。
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原文地址：http://www.cnblogs.com/-9-8/p/5479203.html
