[發(fā)明專利]一種異步數(shù)據(jù)傳輸方法和結(jié)構(gòu)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201911100628.8
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110825344A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡權(quán);劉艷麗;張璐;張旭;馮彥朝;朱青山;徐華麗;江南;謝文俊;郭御風(fēng);張明;馬卓
• 申請（專利權(quán)）人: 天津飛騰信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F5/06
• 分類號: G06F5/06
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 羅莎

本發(fā)明公開了一種異步數(shù)據(jù)傳輸方法和結(jié)構(gòu)，在需要寫入數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)首先寫入同步FIFO存儲器，當(dāng)同步FIFO存儲器非空且異步FIFO存儲器非滿時，邏輯模塊使能同步FIFO存儲器的讀信號和異步FIFO存儲器的寫信號，將寫入同步FIFO存儲器的數(shù)據(jù)傳遞到異步FIFO存儲器中，直至同步FIFO存儲器中為空或者異步FIFO存儲器為滿；需要讀取數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)直接從異步FIFO中直接讀出；通過查詢同步FIFO存儲器獲知當(dāng)前FIFO存儲器的有效數(shù)據(jù)條目。本發(fā)明將同步FIFO存儲器和異步FIFO存儲器結(jié)合使用，既能滿足數(shù)據(jù)跨時鐘傳遞，又能獲取當(dāng)前FIFO存儲器內(nèi)部有效數(shù)據(jù)條目，最大限度的降低了邏輯的復(fù)雜度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中讀/寫信號持續(xù)周期與FIFO存儲器使用的時鐘關(guān)系不確定而引起可靠性較差的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種異步數(shù)據(jù)傳輸方法和結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在數(shù)字電路設(shè)計中，不同時鐘域之間的數(shù)據(jù)傳輸，一般通過異步先進(jìn)先出(Firstin First out,FIFO)存儲方式來實現(xiàn)；相同時鐘域之間的數(shù)據(jù)傳輸，則一般采用同步FIFO存儲方式來實現(xiàn)。如圖1所示，為常見異步FIFO存儲器的基本接口信號，包含兩個時鐘輸入，其分別用來做讀寫控制的時鐘，且包含full信號和empty信號輸出，用來指示當(dāng)前FIFO存儲器的空滿情況。異步FIFO能夠?qū)崿F(xiàn)兩個時鐘域之間的數(shù)據(jù)傳遞，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。如圖2所示，為常見同步FIFO存儲器的基本接口信號，只包含一個時鐘輸入，讀寫數(shù)據(jù)信號均與該時鐘保持同步，相比于異步FIFO，因為同步FIFO的實現(xiàn)特性，其包含一個counter輸出，用來指示當(dāng)前FIFO存儲器中實際有效數(shù)據(jù)條目數(shù)。

同步FIFO和異步FIFO可根據(jù)實際應(yīng)用場景進(jìn)行選擇，但在某些特殊應(yīng)用情況下，既需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步傳輸，也需要獲知當(dāng)前有效數(shù)據(jù)條目，例如跨時鐘的數(shù)據(jù)交換，采用異步FIFO實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，但由于邏輯控制需求的原因，要求只有當(dāng)FIFO存儲器內(nèi)部有效數(shù)據(jù)條目小于設(shè)定閾值時，才可以向FIFO存儲器中寫入數(shù)據(jù)，但因為異步FIFO存儲器沒有有效數(shù)據(jù)條目輸出指示信號，因此，需要相對繁瑣的邏輯去修改以實現(xiàn)該功能，而邏輯的修改必然帶來后續(xù)驗證等方面的工作量。為了既能滿足數(shù)據(jù)跨時鐘傳遞，又能獲取當(dāng)前FIFO存儲器內(nèi)部有效數(shù)據(jù)條目，現(xiàn)有技術(shù)的做法是采用同步FIFO存儲器做緩存，對輸入的讀/寫使能信號同步到FIFO時鐘域，并做邊沿檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，確定當(dāng)前FIFO的空滿狀態(tài)以及傳輸結(jié)果，但因為讀/寫信號持續(xù)周期與FIFO存儲器使用的時鐘關(guān)系不確定，很可能檢測不到該信號，導(dǎo)致錯誤，故現(xiàn)有技術(shù)一般應(yīng)用在頻率大小關(guān)系相對確定的應(yīng)用場景，否則可靠性不能夠保證。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種可靠性較高的異步數(shù)據(jù)傳輸方法和結(jié)構(gòu)，其既能滿足數(shù)據(jù)跨時鐘傳遞，又能獲取當(dāng)前FIFO存儲器內(nèi)部有效數(shù)據(jù)條目，解決了現(xiàn)有技術(shù)中讀/寫信號持續(xù)周期與FIFO存儲器使用的時鐘關(guān)系不確定而引起的可靠性較差的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了一種異步數(shù)據(jù)傳輸方法，包括：

1)需要寫入數(shù)據(jù)時，首先寫入同步FIFO存儲器，當(dāng)同步FIFO存儲器非空且異步FIFO存儲器非滿時，邏輯模塊使能同步FIFO存儲器的讀信號和異步FIFO存儲器的寫信號，將寫入同步FIFO存儲器的數(shù)據(jù)傳遞到異步FIFO存儲器中，直至同步FIFO存儲器中為空或者異步FIFO存儲器為滿；

2)需要讀取數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)直接從異步FIFO存儲器中直接讀出；

3)通過查詢同步FIFO存儲器的計數(shù)信號獲得當(dāng)前FIFO存儲器的有效數(shù)據(jù)條目。