8深度fifo的原理以及verilog实现

深度FIFO，即先进先出队列，是一种重要的数据结构。它可以在存储和读取数据时保证数据的顺序，适用于许多应用场景，如缓存、视频处理等。在FPGA中，深度FIFO可以用Verilog语言实现，下面介绍一下它的原理和实现方法。

## 原理

深度FIFO的原理和普通队列相同，它有两个指针，一个用于指向队列头部，一个用于指向队列尾部。当有新的数据进入队列时，数据被写入队列尾部，并且队列尾指针向后移动一个位置；当数据从队列中被读出时，数据被读出队列头部，并且队列头指针向后移动一个位置。当队列满时，新的数据不能被写入队列，当队列为空时，数据不能被读出。

深度FIFO的实现需要使用一些特定的技术，如寄存器、计数器、比较器等。

## Verilog实现

下面是一个深度为8的FIFO的Verilog实现，它包含一个输入端口、一个输出端口和一些中间信号。

module fifo8(
    input clk,
    input rst,
    input wr_en,
    input rd_en,
    input [7:0] data_in,
    output [7:0] data_out,
    output empty,
    output full
);

reg [7:0] fifo[0:7];
reg [2:0] wr_ptr;
reg [2:0] rd_ptr;
reg [2:0] count;

assign empty = (count == 0);
assign full = (count == 8);

always @(posedge clk) begin
    if (rst) begin
        wr_ptr <= 3'b0;
        rd_ptr <= 3'b0;
        count <= 3'b0;
    end else begin
        if (wr_en && !full) begin
            fifo[wr_ptr] <= data_in;
            wr_ptr <= wr_ptr + 1;
            count <= count + 1;
        end
        if (rd_en && !empty) begin
            data_out <= fifo[rd_ptr];
            rd_ptr <= rd_ptr + 1;
            count <= count - 1;
        end
    end
end

endmodule

在这个Verilog代码中，我们使用了三个寄存器：`wr_ptr`、`rd_ptr`和`count`。`wr_ptr`用于指向队列尾部，`rd_ptr`用于指向队列头部，`count`用于记录队列中的元素数量。我们还使用了一个数组`fifo`来存储队列中的数据。

在时钟上升沿时，我们根据`wr_en`和`rd_en`信号判断是否需要写入或读取数据。如果`wr_en`为高电平且队列未满，则将输入数据写入队列尾部，并将`wr_ptr`指针向后移动一个位置，并将`count`增加1。如果`rd_en`为高电平且队列非空，则从队列头部读取数据，并将`rd_ptr`指针向后移动一个位置，并将`count`减少1。

最后，我们定义了四个输出端口：`data_out`用于输出读取到的数据，`empty`用于表示队列是否为空，`full`用于表示队列是否已满。

以上就是深度为8的FIFO的Verilog实现。需要注意的是，这个FIFO只能存储8个8位的数据，如果需要存储更多的数据，需要修改代码中的参数。