接口
更新于 2015.05.11
F-I-L内所有的IP的接口中，都包含一套共有的基础端口，以及在此接口之上添加的扩展端口。基础端口，也就是所有模块的接口中，至少包含的一些端口，而由于每个模块自身的独特性，基础端口提供的功能往往不足以满足模块的实现，这时候就需要加入扩展端口。不但如此，由于每个模块基本都存在两种工作模式，所以需要两套不同的协议来满足需求。
基础端口
基础端口，也就是所有模块的接口中，至少包含的一些端口，这些端口被设计为如下形式：
- clk: 时钟信号，用于提供同步时钟。
- rst_n: 全局复位信号，用于复位和初始化。
- in_enable: 输入数据使能，用于控制输入数据流。
- in_data: 输入数据流，提供处理的数据源。
- out_ready: 输出数据有效，作为操作结束的标志。
- out_data: 输出数据流，送出处理后的数据。
这些端口保证了每个模块的基本功能，如图：
模块的运作方式如下：
首先进行全局的复位，对模块进行初始化，而后输入数据随着输入数据使能信号输入模块，在同步时钟的若干个周期后准备好输出数据，使能输出数据有效信号，通知外部电路取出数据。
扩展端口
由于每个模块自身的独特性，基础端口提供的功能往往不足以满足模块的实现，所以这时候需要加入扩展端口来满足需求，扩展端口一般被设计为以下形式：
- x: 不定端口，取决于模块自身的要求，比如对于阈值化模块，这个参数就是阈值。
- in_count_x: 输入坐标的x分量，通常用于几何变换。
- in_count_y: 输入坐标的y分量，通常用于几何变换。
- out_count_x: 输出坐标的x分量，通常用于几何变换。
- out_count_y: 输出坐标的y分量，通常用于几何变换。
- frame_addr: 通常用于帧控制，提供某一个输出数据的地址。
这些端口和基础端口合并起来，便可以满足每一个模块的需求，如图：
至此，接口的硬件部分便设计完毕。
接口协议
接口的硬件部分定义结束后，还必须定义其协议部分。由于每一个模块同时存在流水线模式和请求响应模式，同时为了兼容已有的接口标准，达到最简化的设计目的，我让两种模式遵循了同一套接口标准，不同的仅仅是在两种模式下接口的行为方式。
流水线模式
流水线模式时，在输入使能in_enable有效的情况下，从第一次输出数据有效标志out_ready有效开始，输出数据out_data便会源源不断地送出，每一个周期都会送出一个有效数据。在这种模式下，从第一个数据有效开始，输出便是连贯的，如图：
这种模式一般用于需要连续数据流的应用中，由于采用了流水线做缓冲，所以一开始的若干个周期延迟在实际运用中是不需要关心的，也故理论上可以插入任意级流水来达到最高的Fmax(工作频率)。
请求响应模式
在这个模式下，in_enable和out_ready两个标志信号被当做请求信号req和响应信号ack，输入数据in_data随着每一次in_enable的上升沿被送入模块进行处理，处理完成后out_ready有效来通知外部电路取走数据，直到下次in_enable的上升沿到来为止，输出数据的状态都不会发生改变，如图：
这种模式一般用于一些特殊的模块，比如直方图操作下的模块，对于这些模块，流水化的操作是没有意义的。此外，这种模式还可以被用于和软件的交互中，因为软件很难做到同步数据流的模式。