1.接口描述
AXI-Stream Data FIFO接口与普通的FIFO方案基本差不多，只是写数据端为AXI-stream从接口，读书节端为AXI-stream主接口。
2.与普通FIFO的差异
相同点：二者都是先入先出，写入多少，读出多少。
不同点：AXI-Stream Data FIFO可以通过TLAST 信号指示数据节点，同时还可以通过TKEEP和TSTRB信号指示读写数据各个字节的性质和有效性。
AXI-Stream Data FIFO的读写端口最少需要TDATA ,TVALID,TREADY 这三个信号，可选择的添加TKEEP,TLAST,TSTRB信号，本文选择了TKEEP,TLAST信号。单次传输字节数为4byte。
3.写接口信号分析
- 接口初始化状态
| port | Value |
|---|---|
| TVALID | 1’b0 |
| TKEEP | 4’b0000 |
| TLAST | 1’b0 |
| TDATA | 无关 |
| TREADY | 1’b0 |
- 开始写入数据
如上图，外部的TVALID信号拉高，FIFO接收到该信号之后将TREADY信号拉高，同时TKEEP信号各bit全部为1，表示各字节有效，完成握手，开始将数据写入FIFO中。其中还有TLAST信号，该信号是用来区分数据段的，每段数据流的最后一个数据需要拉高，不限制数据流的长度，可以是一个数据，也可以是多个数据。 - 停止写入数据
外部的TVALID信号拉低即可实现。 - 写满判定
TREADY信号拉低。
4.读端口信号分析
- FIFO为空时
读端口信号如下
| port | Value |
|---|---|
| TVALID | 1’b0 |
| TKEEP | 4’b0000 |
| TLAST | 1’b0 |
| TDATA | 无关 |
| TREADY | 1’b0 |
其中TKEEP的所有位为0表示通过AXI-stream接口读出的所有字节数据无效。
FIFO不为空时
| port | Value |
|---|---|
| TVALID | 1’b1 -> 1’b1 |
| TKEEP | 4’b0000 -> 4’b1111 |
| TLAST | 1’b0 |
| TDATA | 读指针指向的FIFO数据 |
| TREADY | 1’b0 |
其中TKEEP的所有位由0变为1表示通过AXI-stream接口读出的所有字节数据有效。
TVALID信号拉高，表示外部电路可以通过AXI-stream接口从FIFO中读出数据了。
读FIFO数据
| port | Value |
|---|---|
| TVALID | 1’b1 -> 1’b0 |
| TKEEP | 4’b1111 |
| TLAST | 1’b0 |
| TDATA | 读指针指向的FIFO数据 |
| TREADY | 1’b0 -> 1’b1 |
5.一次完整的读写操作
- 写操作描述：
首先将TVALID信号拉高，然后握手成功，写入5个数据，写入两次。第一次写入时，TKEEP=1，也就是只有第一个字节数据有效，第二次是所有字节有效。 - 读操作描述：
可以发现，在写入第个数据之后，读端口的TKEEP信号就变成了第一个数据对应的TKEEP信号，同时TVALID信号拉高。
在要读数据时，首先将TREADY信号拉高，然后握手成功，连续读出数据，在读出第5个数据的时候，TLAST信号拉高，也就是将第一次写入的数据全部读出来了，然后继续读出数据，到第10个数据时，TLAST信号再次拉高，同时读端口的TVALID信号变低了，也就是FIFO为空了。
总结：如果仅仅只有TDATA ,TVALID,TREADY 这三个信号，那么AXI-Stream Data FIFO与普通的FIFO完全一样。如果增加了TKEEP,TLAST,TSTRB这三个信号，这些信号可以理解成单独写入了一个并行的FIFO中，写入的是什么样，读出的也是什么样。