跨時(shí)鐘域知識(shí)點(diǎn)梳理

隨著實(shí)習(xí)面試的臨近、秋招的逐步靠近，愈發(fā)覺(jué)得知識(shí)需要成系統(tǒng)，讓它們串接起來(lái)。不然，太容易忘了

1、單比特信號(hào)

1.1電平同步

當(dāng)我們需要在兩個(gè)時(shí)鐘域間傳輸一個(gè)電平信號(hào)，這里的電平信號(hào)表示信號(hào)能夠維持一定的時(shí)間(如在原時(shí)鐘域內(nèi)至少維持兩個(gè)周期)，可以采用兩個(gè)觸發(fā)器打拍。

類(lèi)似下面這種，持續(xù)一定時(shí)間，能在亞穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定后采樣到穩(wěn)定的值，即第一個(gè)周期可能同步失敗，但第二個(gè)周期有機(jī)會(huì)采樣穩(wěn)定的值，不發(fā)生亞穩(wěn)態(tài)

1.2、脈沖同步

當(dāng)信號(hào)在發(fā)送端時(shí)鐘域內(nèi)只能持續(xù)一個(gè)周期時(shí)，可以稱(chēng)為脈沖信號(hào)。要注意的是，發(fā)送的是脈沖，收到的也應(yīng)該是脈沖。

為了讓脈沖能夠被接收端采樣，可以將脈沖信號(hào)在發(fā)送時(shí)鐘域內(nèi)變成電平信號(hào)。即采樣到in_pulse為1，則翻轉(zhuǎn)Q，將脈沖變成邊沿。

只要脈沖有足夠的間隔，就能保證接收端能夠邊沿檢測(cè)，從而輸出一個(gè)接收時(shí)鐘周期的脈沖

1.3 握手

很顯然，上面兩種方式不存在接收方對(duì)發(fā)送方的反饋。

也可以使用握手協(xié)議，確保一筆一筆的完成傳輸，只有完成一筆傳輸，才會(huì)改變數(shù)據(jù)。

見(jiàn)：握手信號(hào)傳輸跨時(shí)鐘域數(shù)據(jù)

1.4 展寬

當(dāng)信號(hào)寬度不夠，可以使用展寬的方法，如在發(fā)送域打拍，然后取或

2、多bit

2.1 異步FIFO

使用異步FIFO傳輸數(shù)據(jù)--格雷碼計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)

使用異步FIFO傳輸數(shù)據(jù)--對(duì)以前的強(qiáng)烈批判

2.2 多路復(fù)用

DMUX數(shù)據(jù)有效會(huì)搭配一個(gè)標(biāo)志信號(hào)data_ready，對(duì)標(biāo)志信號(hào)進(jìn)行同步，將同步后的標(biāo)志信號(hào)作為MUX的選通信號(hào)。

在發(fā)送時(shí)鐘域內(nèi)，標(biāo)志信號(hào)和數(shù)據(jù)是同步的，在同步器內(nèi)，標(biāo)志信號(hào)同步有延遲。這樣即使數(shù)據(jù)和標(biāo)志信號(hào)在接收時(shí)鐘上升沿附近變化，data_ready可能發(fā)生亞穩(wěn)態(tài)，亞穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，同步后的標(biāo)志信號(hào)可以正常工作。而數(shù)據(jù)在這些延遲內(nèi)，能夠達(dá)到穩(wěn)定，即接收方采樣的data是不變的，當(dāng)然不會(huì)違反建立保持時(shí)間

這要求當(dāng)data_ready=1時(shí)，data要保持

換種方式，我們可以將標(biāo)志信號(hào)作為于觸發(fā)器使能端。道理是類(lèi)似的，en=0，并不會(huì)使能觸發(fā)器的采樣

2.3 握手

和單bit類(lèi)似，協(xié)議讓數(shù)據(jù)維持足夠的時(shí)間

2.4 雙口RAM

雙口RAM可以同時(shí)讀寫(xiě)

增加讀寫(xiě)控制邏輯，很像異步FIFO，不多說(shuō)

3、收斂

當(dāng)出現(xiàn)信號(hào)的合流時(shí)，如下圖所示，dataa和datab將經(jīng)過(guò)組合邏輯變成1bit。由于組合邏輯的延遲不同，可能出現(xiàn)毛刺，可能傳輸?shù)藉e(cuò)誤的信號(hào)，

解決辦法就是發(fā)送方再打拍

還要注意的是，兩級(jí)同步后，也應(yīng)該避免多比特使用組合邏輯，原因在于亞穩(wěn)態(tài)恢復(fù)的數(shù)據(jù)不確定

4、發(fā)散

當(dāng)信號(hào)要作用于接收方的不同邏輯時(shí)，即有多個(gè)扇出，由于傳播延時(shí)和不同的亞穩(wěn)態(tài)解決時(shí)間meta-stable settling time，輸出也可能不同。

因此只能先同步然后使用，避免分別同步使用

審核編輯：湯梓紅