多时钟域下片上网络同步分析

《多时钟域下片上网络同步分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、RESEARCHONSYNCHRONOUSMULTI-CLOCK-DOMAINNETWORK-ON-CHIPAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:InstrumentandMeterEngineeringAuthor:zhaowenhanAdvisor:ProfessorJiangshuyanSchool:SchoolofAutomationEngineering万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了

2、文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年

3、月日万方数据摘要摘要片上网络是一种新的片上互连结构。使用片上网络作为片上互连结构的微系统芯片称为片上网络系统。由于片上网络本身就是全局异步局部同步的，片上网络中存在多个时钟域，不同时钟域之间采用的是异步通信。数据在不同时钟域之间传输时，由于时钟频率的不同，势必会出现亚稳态等数据传输错误的问题。本文主要针对多时钟域下的片上网络的数据同步进行了研究。首先对片上网络多时钟域的时钟网络分布情况进行了详细的分析，讨论了片上网络的域内时钟和域间时钟分布。其次，针对在多时钟域下片上网络跨时钟域数据传输时的亚稳态问题进行了研究。着重讨论了数据同步的几种技术并进行了电路仿真，包括两级同步器，握手传输，格

4、雷码传输以及异步FIFO同步等。两级同步器是最常用的同步方法，通过一系列的寄存器链来实现同步，可以消除跨时钟域数据传输中的大部分亚稳态；握手传输使用握手信号来进行数据传输，可以在有效避免亚稳态的同时正确获取数据；格雷码传输则是通过将二进制数据转换成格雷码数据，以确保在数据传输时不会有数据出现错误；异步FIFO同步通过异步FIFO存储器的存储，在两个不同时钟域之间进行数据缓冲传输，实现在两个异步时钟域之间快速而方便的传输实时数据。对以上几种多时钟域的数据同步方法，论文进行了仿真验证和相关对比，分析了几种同步方法的利弊。再次，对需要进行数据同步的多时钟域下片上网络，单独研究了异步FIFO技

5、术并进行了电路仿真。研究了异步FIFO的结构，主要包括双端口存储器，读地址逻辑，写地址逻辑，以及空满标志产生部分，以实现两个异步时钟之间数据的存储和缓冲传输。本文还对异步FIFO进行了改进，提出了一种新的异步FIFO结构，该结构有相对较少的逻辑门数量，可以在两个无关时钟域之间进行有效的数据传输。本文重点对多时钟域的数据同步进行了研究，特别是异步FIFO的同步方法，针对异步FIFO的缺点，从理论上提出了一种逻辑门数量较少的异步FIFO结构。关键词：片上网络，多时钟域，异步FIFOI万方数据II万方数据ABSTRACTABSTRACTNetworkonchipisanewon-chipin

6、terconnectionstructure.Theuseofnetworkonchipasmicrosystemofchipinterconnectstructurescallednetworkonchipsystem.Becausethenetworkitselfisgloballyasynchronouslocallysynchronous,theexistenceofmultipleclockdomainsinthenetworkonchip,betweendifferentclockdomainisusedinasynchronouscommunication.Databet

7、weendifferentclockdomainstransmission,duetothedifferentclockfrequency,itisboundtobeametastabledatatransmissionerrorproblem.Thispapermainlydatafornetworkonchipmulti-clockdomainunderstudysynchronization.Thefirstclocknetworkdis