由于信號在不同時鐘域之間傳輸，容易發(fā)生亞穩(wěn)態(tài)的問題導(dǎo)致，不同時鐘域之間得到的信號不同。處理亞穩(wěn)態(tài)常用打兩拍的處理方法。多時鐘域的處理方法很多，最有效的方法異步fifo,具體可以參考博主的verilog異步fifo設(shè)計,仿真（代碼供參考）異步fifo適合處理不同時鐘域之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組，但有時不同時鐘域之間僅僅傳遞脈沖，異步fifo就顯的有點大材小用的，因此單信號的跨時鐘域處理通常有， 兩級寄存器串聯(lián)。 脈沖同步器。 結(jié)繩法。 采用握手。 我們像主要討論一下跨時鐘域的同步： 我們將問題分解為2部分，來自同步時鐘域信號的處理和來自異步時鐘域信號的處理。前者要簡單許多，所以先討論前者，再討論后者。 1.同步時鐘域信號的處理 一般來說，在全同步設(shè)計中，如果信號來自同一時鐘域，各模塊的輸入不需要寄存。只要滿足建立時間，保持時間的約束，可以保證在時鐘上升沿到來時，輸入信號已經(jīng)穩(wěn)定，可以采樣得到正確的值。但是如果模塊需要使用輸入信號的跳變沿(比如幀同步信號)，千萬不要直接這樣哦。

always @ (posedge inputs)

begin

...

end

因為這個時鐘inputs很有問題。如果begin ... end語句段涉及到多個D觸發(fā)器，你無法保證這些觸發(fā)器時鐘輸入的跳變沿到達的時刻處于同一時刻(準確的說是相差在一個很小的可接受的范圍)。因此，如果寫出這樣的語句，EDA工具多半會報clock skew > data delay，造成建立/保持時間的沖突。本人曾經(jīng)也寫出過這樣的語句，當時是為了做分頻，受大二學(xué)的數(shù)字電路的影響，直接拿計數(shù)器的輸出做了后面模塊的時鐘。當初用的開發(fā)工具是max+plusII，編譯也通過了，燒到板子上跑倒也能跑起來(估計是因為時鐘頻率較低, 6M )，但后來拿到QuartusII中編譯就報clock skew > data delay。大家可能會說分頻電路很常見的啊，分頻輸出該怎么用呢。我一直用的方法是采用邊沿檢測電路，用HDL語言描述大概是這樣：

always @ (posedge Clk)

begin

inputs_reg <= inputs;

if (inputs_reg == 1'b0 && inputs == 1'b1)

begin

...

end

...

end

這是上跳沿檢測的電路，下跳沿電路大家依此類推。 2.異步時鐘域信號的處理 這個問題也得分單一信號和總線信號來討論 2.1單一信號(如控制信號)的處理 如果這個輸入信號來自異步時鐘域(比如FPGA芯片外部的輸入)，一般采用同步器進行同步。最基本的結(jié)構(gòu)是兩個緊密相連的觸發(fā)器，第一拍將輸入信號同步化，同步化后的輸出可能帶來建立/保持時間的沖突，產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)。需要再寄存一拍，減少(注意是減少)亞穩(wěn)態(tài)帶來的影響。這種最基本的結(jié)構(gòu)叫做電平同步器。 如果我們需要用跳變沿而不是電平又該怎樣處理呢，還記得1里面講的邊沿檢測電路么？在電平同步器之后再加一級觸發(fā)器，用第二級觸發(fā)器的輸出和第三級觸發(fā)器的輸出來進行操作。這種結(jié)構(gòu)叫做邊沿同步器。

always @ (posedge Clk)

begin

inputs_reg1 <= inputs;

inputs_reg2 <= inputs_reg1;

inputs_reg3 <= inputs_reg2;

if (inputs_reg2 == 1'b1 && inputs_reg3 == 1'b0)

begin

...

end

...

end

以上兩種同步器在慢時鐘域信號同步入快時鐘域時工作的很好，但是反過來的話，可能就工作不正常了。舉一個很簡單的例子，如果被同步的信號脈沖只有一個快時鐘周期寬，且位于慢時鐘的兩個相鄰跳變沿之間，那么是采不到的。這時就需要采用脈沖同步器。這種同步器也是由3個觸發(fā)器組成。 脈沖同步器 由于脈沖在快時鐘域傳遞到慢時鐘域時，慢時鐘有時無法采樣的信號奈奎是特采樣定理，因此需要對信號進行處理，可以讓慢信號采樣到。脈沖同步器的結(jié)果如圖： ? ? 2.2總線信號的處理 如果簡單的對異步時鐘域過來的一組信號分別用同步器的話，那么對這一組信號整體而言，亞穩(wěn)態(tài)出現(xiàn)的幾率將大大上升。基于這一觀點，對于總線信號的處理可以有兩種方式。 如果這組信號只是順序變化的話(如存儲器的地址)，可以將其轉(zhuǎn)換為格雷碼后再發(fā)送，由于格雷碼相鄰碼字只相差一個比特，上面說的同步器可以很好的發(fā)揮作用 但是如果信號的變化是隨機的(如存儲器的數(shù)據(jù))，這種方法便失效了，這時可以采用握手的方式或者采用FIFO或DPRAM進行緩存。RAM緩存的方式在突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸中優(yōu)勢比較明顯，現(xiàn)在高檔一點的FPGA中都有不少的BlockRAM資源，且支持配置為DPRAM或FIFO，這種處理方法在通信電路中非常常用。

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