一、前言
我們的都知道FIFO中有兩個特別重要的信號，那就是空滿信號。在異步FIFO中，空滿信號的判斷要比同步FIFO稍微復雜一些，因為它的地址使用的是格雷碼。具體如何判斷空滿可以參考之前的一篇文章：手寫異步FIFO。
看完之后可能你會覺得也沒那么復雜，其實如果只是單純的寫一個異步FIFO，那么會按照文章中介紹的方法進行判斷就夠了。但是這里面還有一些問題需要注意：那就是假空和假滿現象，以及為什么要在寫時鍾域進行判滿操作，在讀時鍾域進行判空操作。
二、假空假滿現象
無論是wclk和rclk誰快誰慢，都可能產生假空假滿現象，但是情況稍有不同，因此下面我們分兩種情況進行討論。需要注意的是，之所以會產生假空假滿現象，主要是因為wptr和rptr的同步問題導致的。因為無論是將wptr同步到rclk時鍾域還是將rptr同步到wclk時鍾域都有一定的延遲。
1、假設wclk比rclk快
- 假滿現象：當wclk比較快時，rptr很快就能同步到wclk時鍾域，在同步過程中認為不會再有讀數據的操作。但是如果同步的這個rptr剛好是FIFO滿之后變化的新值，也即FIFO滿后又有了讀數據操作，此時FIFO已經不滿了；那么由於在rptr同步過來之前的這段時間，wclk時鍾域的rptr的值仍然是上一次同步過來的，也就是符合滿條件的值，此時就會出現假滿現象！
- 假空現象：當rclk比較慢時，在wptr同步到rclk時鍾域之前，可能又會有寫數據的操作。如果同步的這個wptr剛好符合空條件，那么在wptr同步過來之后就會判斷為空。在將wptr同步過來之前的這段時間里，由於又有了寫操作，wptr其實已經變化了，此時FIFO是不空的，此時就出現了假空現象！
2、假設wclk比rclk慢
- 假滿現象：當wclk比較慢時，在rptr同步到wclk時鍾域之前，可能又會有讀數據的操作。如果同步的這個rptr剛好符合FIFO滿條件，那么在rptr同步過來之后就會判斷為滿。在將rptr同步過來之前的這段時間里，由於又有了讀操作，rptr其實已經變化了，此時FIFO是不滿的，此時就出現了假滿現象！
- 假空現象：當rclk比較快時，wptr很快就能同步到rclk時鍾域，在同步過程中認為不會再有寫數據的操作。但是如果同步的這個wptr剛好是FIFO空之后變化的新值，也即FIFO空后又有了寫數據操作，此時FIFO已經不空了；那么由於在wptr同步過來之前的這段時間，rclk時鍾域的wptr的值仍然是上一次同步過來的，也就是符合空條件的值，此時就會出現假空現象！
其實假空假滿都不影響FIFO正常工作，最多只是影響其性能。因為假滿就是提前告訴了寫數據端不要再寫數據了，由於這段時間不能寫數據，所以wptr不變，當過一會rptr同步過來時，再由wptr和rptr判斷的結果就是FIFO不滿了，就又可以寫數據了。而假空也只是告訴讀數據端不要再讀數據了，由於這段時間不能讀數據，所以rptr不變，當過一會wptr同步過來時，再由wptr和rptr判斷的結果就是FIFO不空了，就又可以讀數據了。
有可能你會有疑問，這不是好多情況都沒有討論到嗎？但其實你把其他情況都考慮進去你會發現，都是一些正常狀態，並且最后都會到達假空或者假滿狀態。
三、為什么在wclk時鍾域判斷是否滿，而在rclk時鍾域判斷是否空？
對於這個問題，我們可以按以下的思路去考慮：
1、如果在wclk時鍾域判空：
- 當wclk比較快時，rptr很快就能同步到wclk時鍾域，在同步過程中認為不會再有讀數據的操作。但是由於rptr同步過來仍然是需要時間的，如果被同步的rptr剛好是一個符合空條件的值，那么在同步過來之前這段時間內，rptr仍然是上一個符合非空條件的值。也就是說此時FIFO實際上已經空了，但是還是會報非空，這就會影響FIFO的正常工作了！
- 當wclk比較慢時，在rptr同步到wclk時鍾域之前，可能又會有讀數據的操作。如果同步的這個rptr不符合FIFO空條件，那么在rptr同步過來之后就會判斷為非空。然而在將rptr同步過來之前的這段時間里，由於又有了讀操作，rptr其實已經變化了，此時FIFO有可能是空的。也就是說此時FIFO實際上已經空了，但是還是會報非空，這就會影響FIFO的正常工作了。
2、如果在rclk時鍾域判滿：
- 當rclk比較快時，wptr很快就能同步到rclk時鍾域，在同步過程中認為不會再有寫數據的操作。但是由於wptr同步過來仍然是需要時間的，如果被同步的rptr剛好是一個符合滿條件的值，那么在同步過來之前這段時間內，wptr仍然是上一個符合非滿條件的值。也就是說此時FIFO實際上已經滿了，但是還是會報非滿，這就會影響FIFO的正常工作了！
- 當rclk比較慢時，在wptr同步到rclk時鍾域之前，可能又會有寫數據的操作。如果同步的這個wptr不符合FIFO滿條件，那么在wptr同步過來之后就會判斷為非滿。然而在將wptr同步過來之前的這段時間里，由於又有了寫操作，wptr其實已經變化了，此時FIFO有可能是滿的。也就是說此時FIFO實際上已經滿了，但是還是會報非滿，這就會影響FIFO的正常工作了。
可以看到，當在wclk時鍾域判空或者在rclk時鍾域判滿時，會出現以上幾種影響FIFO正常工作的情況，所以我們是在wclk時鍾域判斷是否滿，而在rclk時鍾域判斷是否空。
四、假設wclk速度比rclk快，那么當raddr+1，再同步到wclk后，如果這期間有了push操作，那會不會使得wptr超過了rptr，造成FIFO overflow呢？
在raddr + 1傳到wclk時鍾域之前，wclk端看到的值還是raddr，它有以下可能情況：
- wptr還沒有趕上rptr，此時FIFO是非滿的，那么如果有push操作是可以正常進行的，並且wptr會加1，等raddr+1同步過來后，仍然是非滿狀態！
- wptr已經趕上了rptr，那么此時full應該是拉高的，就不會允許push操作，所以wptr也不會加1！等raddr+1同步過來后，wptr又落后於rptr了，此時就會是非滿狀態！題目中說由於wclk速度快，在同步raddr+1期間又有了push操作，所以wptr與raddr+1對應的rptr對比得出的空滿狀態才是真的狀態，因此在同步過來之前的這段時間里的滿狀態其實是假滿！但是最多只是可以push但沒有允許push，也即提前告訴了push端不要寫數據了，其實並沒有影響FIFO的正常工作！
通過上述兩種情況就可以看出，wptr是不會超過rptr的。