一种高可靠性高速可编程异步FIFO的设计

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英文篇名：Design of high reliability and high speed programmable asynchronous FIFO 作者：牛博 ; 赵宏亮 英文作者：Niu Bo;Zhao Hongliang;School of Physics,Liaoning University; 关键词：可编程性 ; 异步FIFO ; 近空满示警阈值 ; 格雷码指针 ; 空满判断 英文关键词：programmability;;asynchronous FIFO;;full/empty warning threshold;;Gray code pointer;;full/empty judgment 中文刊名：DZJY 英文刊名：Application of Electronic Technique 机构：辽宁大学物理学院; 出版日期：2019-07-06 出版单位：电子技术应用 年：2019 期：v.45;No.493 基金：辽宁省教育厅研究生教育教学改革联合培养项目(辽教函[2017] 24号) 语种：中文; 页：DZJY201907009 页数：5 CN：07 ISSN：11-2305/TN 分类号：42-45+49

摘要

基于一款国产FPGA芯片的研发,提出了一种具有高可靠性、高速及可编程性的异步FIFO电路结构。通过增加近空满示警阈值和近空满状态位的方式用以提高异步FIFO的可编程性,同时内部通过使用格雷码指针进行比较的结构用以提高电路的可靠性。并在此基础上,提出了一种新的空满判断标准,使系统速度和逻辑利用率得到了进一步的提升。基于UMC 28 nm标准CMOS工艺,采用全定制方法进行电路设计。仿真结果表明,提出的异步FIFO在1 V的标准电压下,最高工作频率为666.6 MHz,平均功耗为7.1 mW。
        Based on the research of a domestic field programmable gate array( FPGA) chip, an asynchronous first input first output( FIFO) circuit structure with high reliability, high speed and programmability is proposed. By adding the full/empty warning threshold and the full/empty state bit, the programmability of the proposed asynchronous FIFO is improved. Meanwhile, the reliability of the circuit is improved by using the Gray code pointer for comparation. On this basis, a new criterion for judging the full/empty state is proposed, which is applied to further improve the system working speed and logic utilization. Based on the United Microelectronics Corporation( UMC) 28 nm standard complementary metal oxide semiconductor( CMOS) process, the circuit design is carried out by fully customized method. The simulation results show that the proposed asynchronous FIFO has a maximum operating frequency of 666. 6 MHz and an average power consumption of 7. 1 mW at 1 V standard voltage.

引文

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