基于AHB的四通道DMA控制器设计-dmac_fifo.v
dmac_fifo.v = 办公室里的「单个中转货架」
• 用来临时放快递，防止运输太快、老师来不及收
• 有放货、取货、判满、判空功能
• 是DMA最核心的缓冲模块
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// 模块：dmac_fifo
// 功能：同步FIFO缓存
// 场景：【老师办公室里的单个中转货架】
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module dmac_fifo(
input clk, // 时钟：工作节拍（每一拍动一下）
input rst, // 复位：清空整个货架
input clear, // 手动清空：把货架上快递全扔掉
input wr, // 写请求：往货架放快递
input rd, // 读请求：从货架拿快递
input [31:0]wdata, // 要放进去的快递（数据）
output reg [31:0]rdata, // 从货架拿出来的快递
output full, // 货架满了（不能再放）
output empty // 货架空了（没快递可拿）
);
parameter n=7; // 货架深度：一共能放8个快递（0~7）
reg [31:0]mem [0:n]; // 货架本体：8个格子，每个放1个快递
reg [9:0]wr_ptr; // 放货指针：指向下一个放快递的位置
reg [9:0]rd_ptr; // 取货指针：指向下一个拿快递的位置
reg full_internal; // 内部满标志
reg empty_internal; // 内部空标志
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// 1. 放货指针（写指针）控制
// 功能：每放一个快递，指针指向下一个空位置
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always @(posedge clk or negedge rst)
if (!rst)
wr_ptr <= 0; // 复位→放回0号位置
else if (clear)
wr_ptr <= 0; // 清空→放回0号位置
else if (wr) // 有效放货
wr_ptr <= wr_ptr + 1; // 指针+1，指向下一格
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// 2. 取货指针（读指针）控制
// 功能：每拿一个快递，指针指向下一个有货位置
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always @(posedge clk or negedge rst)
if (!rst)
rd_ptr <= 0;
else if (clear)
rd_ptr <= 0;
else if (rd) // 有效取货
rd_ptr <= rd_ptr + 1; // 指针+1
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// 3. 往货架放快递（写内存）
// 功能：wr有效时，把快递放进对应格子
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always @(posedge clk)
if (wr)
mem[wr_ptr] <= wdata;
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// 4. 从货架拿快递（读内存）
// 功能：rd有效时，把对应格子快递取出来
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always @(posedge clk or negedge rst)
if (!rst)
rdata <= 0;
else if (rd)
rdata <= mem[rd_ptr];
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// 5. 判断货架是否满了（full）
// 逻辑：放货指针快追上取货指针 → 满
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always @(posedge clk or negedge rst)
if (!rst)
full_internal <= 0;
// 放货、不取货 → 快满了
else if (wr && (wr_ptr+1 == rd_ptr) && (~rd) || wr_ptr == n && rd_ptr == 0)
full_internal <= 1;
// 取货、不放货 → 不满
else if (rd && (~wr))
full_internal <= 0;
// 最终满信号
assign full = full_internal || (wr && (wr_ptr+1 == rd_ptr) && (~rd));
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// 6. 判断货架是否空了（empty）
// 逻辑：取货指针追上放货指针 → 空
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always @(posedge clk or negedge rst)
if (!rst)
empty_internal <= 1; // 复位默认空
// 取货、不放货 → 空
else if (rd && (rd_ptr+1 == wr_ptr) && (~wr))
empty_internal <= 1;
// 放货、不取货 → 不空
else if (wr && (~rd))
empty_internal <= 0;
// 最终空信号
assign empty = empty_internal || (rd && (rd_ptr+1 == wr_ptr) && (~wr));
endmodule
场景化总结：
dmac_fifo 就是老师办公室里的中转货架。无人机把快递从主干道运回来，先放到这个货架上暂存，避免一下子堆到老师桌上。它会自动记录放货、取货位置，判断货架是否满、是否空，保证快递不乱、不丢、不重复拿取，是DMA实现高速搬运的关键缓冲模块。