基于CPLD与外部SRAM的大容量FIFO设计

简介：
本研究设计了一种利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)和外部分区RAM(SRAM)实现大容量先进先出(FIFO)缓冲器的方法，有效解决了高速数据传输中的存储需求问题。 在数字电视技术领域尤其是视频服务器应用环境中，高效且稳定的传输是至关重要的因素之一。传统通用FIFO（First In First Out）设备往往存在容量有限、成本较高及速度不理想等缺点。为解决这些问题，本段落提出了一种创新方案：使用CPLD（Complex Programmable Logic Device）和外部SRAM（Static Random-Access Memory）构建大容量、低成本且高速的FIFO。 在视频服务器中，码流复用过程需要精确的时间同步与数据处理能力以确保平滑无抖动的数据传输。FIFO作为缓冲机制，在此过程中发挥重要作用：它允许微机一次性发送大量数据，并由其进行平稳输出。然而，市面上的大容量FIFO设备价格昂贵，限制了它们的广泛应用范围。因此，采用CPLD和SRAM构建定制化FIFO成为了一种经济高效的替代方案。 设计的核心在于实现基本功能如读写信号分离、先进先出的数据处理机制以及状态检测（全空、满载等），同时降低对器件速度的要求。该设计方案采用了同步方法，在系统时钟的控制下进行所有操作，减少异步操作带来的不确定性与逻辑毛刺问题。本设计使用Altera公司的MAX+plus II V9.6软件完成原理图输入，并通过仿真验证了其性能。 在具体信号产生与时序分析方面，考虑了CPLD（EPM7128SQC100-6）和SRAM（IDT71128-12）的特性。设定FIFO的最大读写速度为每秒十兆次操作，系统时钟频率则定在五十MHz上。通过内部信号产生与时序图分析确保不同读写速率及系统时钟条件下FIFO正常运行；外部数据与输出均遵循上升沿有效原则以保证准确的数据传输。 该方案展示了基于CPLD和SRAM构建的大容量FIFO方法，兼顾性能成本比且具有广泛应用潜力。除视频服务器外，在其他需要缓冲机制的应用中同样适用，有助于实现平稳高效的流媒体服务。此设计体现了灵活硬件设计理念，并为数字系统中的数据管理提供了新的解决方案。