本篇博客介绍无论是编码过程中经常用到的逻辑–FIFO；该FIFO是基于单时钟下的同步FIFO；
FiFO分类：同步FiFO VS 异步FiFO；

1 Intro

FIFO可以自己实现，但是因为FiFO太常用，为了减少造轮子和出错率，基本上每个公司都有自己的CBB库，直接调用即可；
个人认为，自己作为入门者，学习尤其亲自实践造轮子，对自己的技能提升很有帮助；
FiFO是first in first out的数据行为；相比SRAM来说可能是少了灵活性，但是在设计逻辑上却是最经常用到FIFO的行为逻辑；
FIFO基于sram上wrapper控制逻辑的module；

2 Achieve

三种基本读写场景：

• push && !pop
• psh && pop
• pop && !push

2.1 DFD

通过wr_ptr和rd_ptr来进行以动array的index；
!](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/83dce5833ef1442aa970a44eec2e2af2.png)

2.2 Intf

下图是Sync_fifo的上下游接口框图；

2.3 Module

以下为伪代码实现，还未经过语法编译和功能验证，供大家思路参考

//--Auther	:colonel
//--Date		:2024-05-23
//--Function:sync_fifo meet
//--History	:Description
//--05/22	:Firstly create the file
//
module sync_fifo#(
	parameter DEPTH = 4,
	parameter WIDTH = 8,
	parameter PTR_WIDTH = 2
)(
	input clk,
	input rst_n,

	input push,
	input wire[WIDTH -1:0] data_in,
	output full, 


	input pop,
	output empty,
	output reg[WIDTH -1:0] data_out 
);

reg[WIDTH -1:0][DEPTH -1:0] fifo;		//sync_fifo based on the register
reg[PTR_WIDTH -1:0] cnt;

reg[DEPTH -1:0] wr_ptr;
reg[DEPTH -1:0] rd_ptr;

//--waddr 
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin:waddr_logic
	if(!rst_n) begin
		wr_ptr <= 0;
	end else begin
		if(push && ! full) begin
			wr_ptr <= wr_ptr + 1;
		end else begin
			wr_ptr <= wr_ptr;
		end
	end
end

//--raddr
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin:raddr_logic
	if(!rst_n) begin
		rd_ptr <= 0;
	end else begin
		if(pop && !empty ) begin
			rd_ptr <= rd_ptr + 1;
		end else begin
			rd_ptr <= rd_ptr;
		end
	end
end

//--wdata
integer i;
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
	if(!rst_n) begin
		for(i=0;i<DEPTH;i=i+1) begin
			fifo[i] <= 0;
		end
	end else begin
		if(push) begin
			fifo[wr_ptr] <= data_in;
		end else begin
			fifo[wr_ptr] <= fifo[wr_ptr];
		end
	end
end

//--rdata
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
	if(!rst_n) begin
		data_out <= 0;
	end else begin
		if(pop) begin
			data_out <= fifo[rd_ptr];
		end else begin
			data_out <= data_out;
		end
	end
end

//--cnt logic
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
	if(!rst_n) begin
		cnt <= 0;
	end else begin
		if(push && !pop && !full) begin
			cnt <= cnt + 1;
		end else if(!push && pop && !empty) begin
			cnt <= cnt - 1;
		end else begin
			cnt <= cnt;
		end
	end
end

//full && empty logic
assign empty = (cnt==0) ? 1:0; 
assign full = (cnt==DEPTH) ? 1:0; 

endmodule

【Reference】
[1] https://blog.csdn.net/zyp626/article/details/131620099