實(shí)現(xiàn)USB3.0物理層中彈性緩沖的設(shè)計(jì)方案

　　2.3 彈性緩沖機(jī)制

　　彈性緩沖本質(zhì)上是讀寫同時(shí)受控的異步FIFO，常半滿（normal half full）FIFO，其深度為16，首先要寫滿8個(gè)有效數(shù)據(jù)，并一直維持在半滿的狀態(tài)。因此在正常情況下，F(xiàn)IFO一直處于或接近半滿狀態(tài)，當(dāng)讀寫時(shí)鐘一樣快慢的時(shí)候，F(xiàn)IFO中有8個(gè)有效數(shù)據(jù)。

圖 3 常半滿讀寫同等速率

　　當(dāng)讀時(shí)鐘快于寫時(shí)鐘，讀出的數(shù)據(jù)多于寫入的數(shù)據(jù)，常半滿模式可能導(dǎo)致FIFO中的數(shù)據(jù)數(shù)量少于8，甚至有可能被讀空。如下圖所示，在出現(xiàn)SKP窗口的時(shí)候，F(xiàn)IFO中的有效數(shù)據(jù)為4，比常態(tài)少4。所以此時(shí)，彈性緩沖應(yīng)該添加4個(gè)SKP，使得FIFO維持半滿，以此來(lái)調(diào)節(jié)時(shí)鐘。此時(shí)讀指針向前跳躍4個(gè)間隔，并且當(dāng)讀指針讀到跳躍區(qū)間時(shí)，完成SKP添加。

圖 4 常半滿模式讀快于寫

　　當(dāng)讀時(shí)鐘慢于寫時(shí)鐘，寫入的數(shù)據(jù)多于讀出的數(shù)據(jù)，常半滿模式可能導(dǎo)致FIFO中的數(shù)據(jù)數(shù)量多于8，甚至有可能被寫滿。如下圖所示，在出現(xiàn)SKP窗口的時(shí)候， FIFO中有效數(shù)據(jù)為10，比常態(tài)多2. 所以此時(shí)，彈性緩沖應(yīng)該刪除2個(gè)SKP，使得FIFO維持半滿，以此來(lái)調(diào)節(jié)時(shí)鐘。此時(shí)寫指針應(yīng)該暫停2個(gè)時(shí)鐘周期，完成SKP刪除。

圖 5 常半滿寫快于讀

　　3.彈性緩沖結(jié)構(gòu)

　　常半滿模式下彈性緩沖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以分為接收時(shí)鐘域控制、系統(tǒng)時(shí)鐘域控制、閥值檢測(cè)與同步。接收時(shí)鐘域控制包括，寫控制與寫指針控制。系統(tǒng)時(shí)鐘域控制包括讀控制與讀指針控制。閥值檢測(cè)與同步包括SKP添加刪除閥值與時(shí)鐘域之間的同步。

圖 6 常半滿模式彈性緩沖結(jié)構(gòu)