FPGA的設計中，一個前級模塊A向下游模塊B發送數據，如下圖所示，當下游模塊B不能及時處理數據時，希望前級模塊A停止發送數據，這個時候模塊B會通過一個反壓信號給到模塊A，告訴模塊A，不要再給我發數據了。這就是一種最常見，也是用得最普遍的一種發壓場景。

那究竟要如何設計反壓呢？看似簡單，其實也不簡單，處理不好的話對系統的穩定性和性能會帶來一定的影響。本文介紹幾種常見的反壓方式，并給出他們的一些優缺點。

立即反壓

所謂立即反壓，就是指下游模塊給出反壓后，前級模塊立即停止發包，如下圖所示：

一共有7個數據，但是真正能被下游模塊接收的數據只有6個，其中數據E在發送的時候因為ready無效，所以不能被接收。如果對axi_stream接口比較了解的話，可以看出，這就是axi_stream接口，只有在valid和ready同時有效的時候的數據才能被接收。

它的優點就是能立即反壓，尤其是下游模塊沒有緩存的時候。另外就是這種接口是標準接口，和外部模塊對接的時候不會有歧義。缺點就是因為需要立即反壓，組合邏輯處理比較簡單，如果用時序邏輯，控制起來不是很方便。

將滿反壓

如果下游接收模塊有緩存，一般是fifo或者ram。當緩存快要滿的時候，會給前級模塊反壓，這就是將滿反壓。如下圖所示：

這種反壓的特點就是下游模塊給出反壓信號后，前級模塊還可以繼續寫入一些數據，一般不超過5拍。上圖中，雖然afull = 1了，但是前級模塊還會繼續寫入2個數據，數據F和數據G。同時下游模塊也要控制好緩存的水限，在給出反壓信號后還要預留一定的緩存空間，具體多少，需要和前級模塊配合好，筆者的經驗，一般預留8個以上。

如下圖所示緩存的深度為128，當數據寫滿100以后給出反壓，此時緩存還可以寫入28個數據，該緩存的水限就為100。

這種將滿反壓的優點就是處理非常方便，只要下游模塊不反壓，就可以不停地寫入數據，控制非常方便，另外下游模塊緩存的深度和前級模塊無關，一般用于項目內部模塊之間。至于缺點，如果一定要找一個缺點，那就是下游模塊必須有緩存，而立即反壓可以不需要。

另外，對于緩存，到底是用ram還是用fifo，應該根據場景來確定，通常情況下用fifo可以滿足大部分的應用場景。

整包反壓

上述將滿反壓，如果反壓頻繁的話，會給前級模塊的處理帶來一點點的復雜度，為了簡化這種反壓帶來的影響，還有一種叫整包反壓。和將滿反壓相比，就是下游模塊給出反壓信號后，前級模塊會把當前的數據報文全部發送給下游模塊，如下圖所示：

當數據在傳輸的過程中，如果下游模塊給出反壓使得afull = 1，前級模塊會繼續發送報文，直到報文的eop為止。這種場景下，首先需要約定報文的最大長度，假定為MAX_LEN，那么對下游的緩存就會有要求，其容量至少為MAX_LEN，考慮到流水性能，其容量要為2*MAX_LEN，同時水限的設置要保證反壓后的空間至少能存放一個報文。

這種方案的優點是控制簡單，只要開始發送的時候不反壓，就可以把當前的報文全部發送完。缺點就是當約定的MAX_LEN比較大時，需要較多的緩存開銷。

小結

反壓是FPGA設計中的一個最基本且重要的話題，在實際應用中，模塊與模塊之間的反壓要做好“逐級反壓”，當反壓點與緩存較遠的時候，尤其要考慮在途的數據，反壓后的空間要能緩存住在途數據。除了上述的幾種方案外，請求應答接口某種意義上也是一種反壓的設計，只是性能較低罷了，一般不建議采用。