FIFO是實(shí)現(xiàn)多位寬數(shù)據(jù)的異步跨時(shí)鐘域操作的常用方法，相比于握手方式，F(xiàn)IFO一方面允許發(fā)送端在每個(gè)時(shí)鐘周期都發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方面還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。需要注意的是對(duì)FIFO控制信號(hào)的管理，以避免發(fā)生“寫滿”后繼續(xù)寫或“讀空”后繼續(xù)讀的狀況。這些控制信號(hào)包括寫時(shí)鐘域下的寫使能信號(hào)（wr_en，輸入）和寫滿標(biāo)記信號(hào)（full，輸出），讀時(shí)鐘域下的讀使能信號(hào)（rd_en，輸入）和讀空標(biāo)記信號(hào)（empty，輸出），如下圖所示。圖中黑色標(biāo)記信號(hào)為必選信號(hào)如輸入/輸出數(shù)據(jù)信號(hào)2（din/dout），藍(lán)色標(biāo)記信號(hào)為可選信號(hào)如快滿/快空信號(hào)（almost_full/almost_empty）。

無論是通過XPM方式（XPM_FIFO）還是IP方式（FIFO Generator），都需要注意，因?yàn)檫@里針對(duì)的是異步跨時(shí)鐘域情形，所以XPM應(yīng)選擇xpm_fifo_async，使用IP時(shí)應(yīng)選擇Independent Clocks，如下圖所示。

從約束層面看，無論是XPM_FIFO還是IP方式，都會(huì)有自帶的約束，如下圖所示。這些自帶約束包括set_max_delay，set_bus_skew和set_false_path，如圖中藍(lán)色方框內(nèi)容所示。尤其要注意的是set_max_delay約束，由于其優(yōu)先級(jí)較set_clock_groups和set_false_path低，故要避免該約束被其所覆蓋，導(dǎo)致約束失效。

具體來說，如果wr_clk和rd_clk兩個(gè)時(shí)鐘域下除了通過FIFO隔離的路徑外，還有其他跨時(shí)鐘域路徑，對(duì)于這些跨時(shí)鐘域路徑，倘若直接采用set_clock_groups進(jìn)行約束，如下圖所示，那么就會(huì)導(dǎo)致FIFO自帶的set_max_delay被覆蓋掉。這可通過命令report_exceptions查看，如下圖所示，注意圖中紅色方框標(biāo)記。

在這種情形下，顯然不能再用set_clock_groups進(jìn)行約束。那么該如何對(duì)這些跨時(shí)鐘域路徑約束呢？我們分情況討論。如果對(duì)這些跨時(shí)鐘域路徑操作使用的是XPM_CDC，那么Vivado會(huì)直接使用其自帶約束，這些自帶約束的作用域僅限于XPM_CDC，所以不會(huì)覆蓋FIFO自帶約束。如果對(duì)這些跨時(shí)鐘域路徑操作使用的是用戶模塊，那么在約束時(shí)，若確認(rèn)為偽路徑，應(yīng)使用set_false_path，同時(shí)-from和-to的對(duì)象應(yīng)使用get_cells或get_pins獲取，而不能使用get_clocks獲取。如果cell較多，而且也無法用通配符完全匹配到，那么可以使用如下方式：即仍使用set_max_delay外加選項(xiàng)-datapath_only，-from和-to的對(duì)象仍通過get_clocks獲取，而延遲值可以填一個(gè)很大的值，如這里的50（代表50ns），這樣就等效于set_false_path。report_exceptions的結(jié)果也顯示FIFO自帶約束沒有被覆蓋，如下圖所示。

綜上所述，使用異步FIFO完成多位寬數(shù)據(jù)的跨時(shí)鐘域操作時(shí)，要注意FIFO自帶有set_max_delay約束，確保該約束不會(huì)被set_false_path或set_clock_groups所覆蓋，否則可能發(fā)生時(shí)序收斂，但系統(tǒng)不能正常工作的情形。

審核編輯：湯梓紅