结绳法-跨时钟域.docx

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1、关于FPGA异步时钟采样--结绳法的点点滴滴  2011-09-1619:12:05

2、  分类： Verilog

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4、字号 订阅一.典型方法  典型方法即双锁存器法，第一个锁存器可能出现亚稳态，但是第二个锁存器出现亚稳态的几率已经降到非常小，双锁存器虽然不能完全根除亚稳态的出现(事实上所有电路都无法根除，只能尽可能降低亚稳态的出现)，但是基本能够在很大程度上减小这种几率。最后的一个D触发器和逻辑电路组成的是一个采沿（上升沿，修改一下就能采集下降沿）电路，即当第二个锁存器的输出中出现1个上升沿，那

5、么最后的逻辑输出就会产生1个clock的高电平脉冲二.结绳法 1.结绳法1:利用数据的边沿作时钟（例子中上升沿）。（可以将脉冲无限延长，直到可以采集到数据，然后复位，要考虑产生数据的频率）。  实例1 说明：这种结绳法的原理是，数据作为Din_clkA，即当数据有上升沿(0->1)时，寄存器1的输出将会稳定在高电平，此时等待clkB采样，     当clkB完成采样后，寄存器4会输出高电平，若此时Din_clkA为高(为低复位时候吧？)电平，那么即可完成复位，开始下一次采样等待。    这里需要注

6、意的是当数据来临(即上升沿)时，clkB域需要等待3个clkB才会在寄存器4输出并完成输入端的复位，所以Din如果变化较快即持续时间短于3个clkB，也就是clkA频率大于clkB的1/3，那么这时Din的变化将无法被采样到，因为clkB域需要3个clkB才能完成采样，并且此时Din必须是低电平才能复位，并且复位后的0也要延迟3个clkB才能到达输出端.    因此说，在慢时钟采样快时钟的时候，结绳法适合采样数据较少(即脉冲间隔较大)的控制信号。即脉冲间隔Ta>3Tb;即等待3个clkB时钟后，完

7、成复位，才允许下一个输入脉冲。实例2  说明：与实例1的区别是，这种复位更迅速，不需要等到clkA为低电平，即可完成复位。复位后，经过3个clkB，寄存器2~4相继复位 2结绳法2：利用数据作为异步复位，置位信号。（适合将不足时钟宽度的脉冲扩展1周期） 实例1：输入高脉冲（clka域），输出高脉冲（clkb域）   说明：当clkB因为太慢，没有采到din_clkA时，din_clkA的高电平脉冲会异步置位，即寄存器1从clkA的上升沿开始到clkB的下一个上升沿之间输出为高，寄存器2采样到高电平

8、，并持续1个clkB，高电平持续时间为1个clkB多一点；从而将不足一个始终宽度的脉冲扩展为一个周期.      当clkB足够快，其上升沿采到了din_clkA时，置位作用从clkA的上升沿开始，跨越了clkB的上升沿，那么输出高电平持续了2个clkB还多一点，因为寄存器1持续了1个周期多一点。实例2：输入高脉冲（clka域），输出低脉冲（clkb域）  说明：同上实例3：输入低脉冲（clka域），输出低脉冲（clkb域）  说明：同上实例4：输入低脉冲（clka域），输出高脉冲（clkb域） 

9、 说明：同上 3结绳法3：输入作为数据输入，同样也是检测高有效后，输出一直为高，异步时钟域可以采集到数据后再复位。因为没有将输入作为时钟，或者作为异步set，reset，所以这类方便比较常用。参考代码：modulesync_clk1_clk2(clk1,rst_n1,clk2,rst_n2,data_clk1_i,data_clk2_o);inputclk1;inputrst_n1;inputclk2;inputrst_n2;inputdata_clk1_i;outputdata_clk2_o;r

10、egdata_clk1_q1;regdata_clk1_q2;regdata_clk2_q1;regdata_clk2_q2;regdata_clk2_q3;regdata_clk2_q4;regdata_clk2_q5;wiredata_clk1;assigndata_clk1=data_clk1_i

11、(!data_clk2_q5&data_clk1_q1);always@(posedgeclk1ornegedgerst_n1)beginif(!rst_n1)begindata_clk1_q1<

12、=#1'b0;data_clk1_q2<=#1'b0;endelsebegindata_clk1_q1<=#1data_clk1;data_clk1_q2<=#1data_clk1_q1;endendalways@(posedgeclk2ornegedgerst_n2)beginif(!rst_n2)begindata_clk2_q1<=#1'b0;data_clk2_q2<=#1'b0;data_clk2_q3<=#1'b0;endelsebegindata_clk2_q1<=#