一.典型方法
典型方法即雙鎖存器法,第一個鎖存器可能出現亞穩態,但是第二個鎖存器出現亞穩態的幾率已經降到非常小,雙鎖存器雖然不能完全根除亞穩態的出現(事實上所有電路都無法根除,只能盡可能降低亞穩態的出現),但是基本能夠在很大程度上減小這種幾率。最后的一個D觸發器和邏輯電路組成的是一個采沿(上升沿,修改一下就能采集下降沿)電路,即當第二個鎖存器的輸出中出現1個上升沿,那么最后的邏輯輸出就會產生1個clock的高電平脈沖
二.結繩法
1.結繩法1:利用數據的邊沿作時鍾(例子中上升沿)。(可以將脈沖無限延長,直到可以采集到數據,然后復位,要考慮產生數據的頻率)。
實例1
說明:這種結繩法的原理是,數據作為Din_clkA,即當數據有上升沿(0->1)時,寄存器1的輸出將會穩定在高電平,此時等待clkB采樣,當clkB完成采樣后,寄存器4會輸出高電平,若此時Din_clkA為高電平,那么即可完成復位,開始下一次采樣等待。
這里需要注意的是當數據來臨(即上升沿)時,clkB域需要等待3個clkB才會在寄存器4輸出並完成輸入端的復位,所以Din如果變化較快
即持續時間短於3個clkB,也就是clkA頻率大於clkB的1/3,那么這時Din的變化將無法被采樣到,因為clkB域需要3個clkB才能
完成采樣,並且此時Din必須是低電平才能復位,並且復位后的0也要延遲3個clkB才能到達輸出端.
因此說,在慢時鍾采樣快時鍾的時候,結繩法適合采樣數據較少(即脈沖間隔較大)的控制信號。即脈沖間隔Ta>3Tb;即等待3個clkB時鍾后,完成復位,才允許下一個輸入脈沖。
實例2
說明:與實例1的區別是,這種復位更迅速,不需要等到clkA為低電平,即可完成復位。復位后,經過3個clkB,寄存器2~4相繼復位
2結繩法2:利用數據作為異步復位,置位信號。(適合將不足時鍾寬度的脈沖擴展1周期)
實例1:輸入高脈沖(clka域),輸出高脈沖(clkb域)
說明:當clkB因為太慢,沒有采到din_clkA時,din_clkA的高電平脈沖會異步置位,即寄存器1從clkA的上升沿開始到clkB的下一個上升沿之間輸出為高,寄存器2采樣到高電平,並持續1個clkB,高電平持續時間為1個clkB多一點;
當clkB足夠快,其上升沿采到了din_clkA時,置位作用從clkA的上升沿開始,跨越了clkB的上升沿,那么輸出高電平持續了2個clkB還多一點,因為寄存器1持續了1個周期多一點。
實例2:輸入高脈沖(clka域),輸出低脈沖(clkb域)
說明:同上
實例3:輸入低脈沖(clka域),輸出低脈沖(clkb域)
說明:同上
實例4:輸入低脈沖(clka域),輸出高脈沖(clkb域)
說明:同上
3結繩法3:輸入作為數據輸入,同樣也是檢測高有效后,輸出一直為高,異步時鍾域可以采集到數據后再復位。
因為沒有將輸入作為時鍾,或者作為異步set,reset,所以這類方便比較常用。
參考代碼:
//================================================================================ // Created by : Ltd.com // Filename : sync_clk1_clk2.v // Author : Python_Wang // Created On : 2009-02-27 22:47 // Last Modified : 2009-02-28 09:09 // Description : // // //================================================================================ module sync_clk1_clk2( clk1 , rst_n1 , clk2 , rst_n2 , data_clk1_i , data_clk2_o ); input clk1 ; input rst_n1 ; input clk2 ; input rst_n2 ; input data_clk1_i ; output data_clk2_o ; reg data_clk1_q1 ; reg data_clk1_q2 ; reg data_clk2_q1 ; reg data_clk2_q2 ; reg data_clk2_q3 ; reg data_clk2_q4 ; reg data_clk2_q5 ; wire data_clk1 ; assign data_clk1 = data_clk1_i | ( !data_clk2_q5 & data_clk1_q1) ; always@(posedge clk1 or negedge rst_n1) begin if(!rst_n1) begin data_clk1_q1 <= #1 'b0; data_clk1_q2 <= #1 'b0; end else begin data_clk1_q1 <= #1 data_clk1 ; data_clk1_q2 <= #1 data_clk1_q1; end end always@(posedge clk2 or negedge rst_n2) begin if(!rst_n2) begin data_clk2_q1 <= #1 'b0; data_clk2_q2 <= #1 'b0; data_clk2_q3 <= #1 'b0; end else begin data_clk2_q1 <= #1 data_clk1_q1; data_clk2_q2 <= #1 data_clk2_q1; data_clk2_q3 <= #1 data_clk2_q2; end end always@(posedge clk1 or negedge rst_n1) begin if(!rst_n1) begin data_clk2_q4 <= #1 'b0; data_clk2_q5 <= #1 'b0; end else begin data_clk2_q4 <= #1 data_clk2_q2; data_clk2_q5 <= #1 data_clk2_q4; end end assign data_clk2_o = data_clk2_q2 & ~data_clk2_q3 ; endmodule
4.結繩法3:利用握手協議:(可以將脈沖無限延長,直到可以采集到數據,然后復位,要考慮產生數據的頻率)。
Pulse2Toggle Synchronization Toggle2Pluse
Toggle2Pluse Synchronization Pluse2Toggle
說明: 結繩模塊(Pluse2Toggle): 負責延長待采樣信號
同步模塊(Synchronization):負責雙觸發器鎖存
解繩模塊(Toggle2Pluse): 負責將長信號轉換成脈沖信號
參考代碼:
//================================================================================ // Created by : Ltd.com // Filename : handover.v // Author : Python_Wang // Created On : 2009-02-19 19:31 // Last Modified : 2009-02-20 08:38 // Description : // // //================================================================================ module handover( rst_n , ClkA , Req_ClkA , Ack_ClkA , ClkB , Dvld_ClkB ); input rst_n ; input ClkA ; input Req_ClkA ; input ClkB ; output Ack_ClkA ; output Dvld_ClkB ; reg Dvalid_ClkB ; reg Q_Dvalid_ClkB ; reg Dvalid_ClkA ; always@(posedge ClkA) begin if(!rst_n) begin Dvalid_ClkA <= #1 1'b0; end else if(Req_ClkA) begin Dvalid_ClkA <= #1 ~Dvalid_ClkA ; end end reg Q1_ClkB ; reg Q2_ClkB ; reg Q3_ClkB ; always@(posedge ClkB) begin if(!rst_n) begin Q1_ClkB <= #1 'b0; Q2_ClkB <= #1 'b0; Q3_ClkB <= #1 'b0; end else begin Q1_ClkB <= #1 Dvalid_ClkA ; Q2_ClkB <= #1 Q1_ClkB ; Q3_ClkB <= #1 Q2_ClkB ; end end wire Req_ClkB = Q2_ClkB ^ Q3_ClkB ; always@(posedge ClkB) begin if(!rst_n) begin Dvalid_ClkB <= #1 'b0; Q_Dvalid_ClkB <= #1 1'b0; end else if(Req_ClkB) begin Dvalid_ClkB <= #1 ~Dvalid_ClkB ; Q_Dvalid_ClkB <= #1 Dvalid_ClkB ; end end always@(posedge ClkB) begin if(!rst_n) begin Q_Dvalid_ClkB <= #1 1'b0; end else begin Q_Dvalid_ClkB <= #1 Dvalid_ClkB ; end end reg Q1_ClkA ; reg Q2_ClkA ; reg Q3_ClkA ; always@(posedge ClkA) begin if(!rst_n) begin Q1_ClkA <= #1 'b0 ; Q2_ClkA <= #1 'b0 ; Q3_ClkA <= #1 'b0 ; end else begin Q1_ClkA <= #1 Dvalid_ClkB ; Q2_ClkA <= #1 Q1_ClkA ; Q3_ClkA <= #1 Q2_ClkA ; end end assign Ack_ClkA = Q2_ClkA ^ Q3_ClkA ; assign Dvld_ClkB = Dvalid_ClkB & ~Q_Dvalid_ClkB; endmodule
仿真:
另外對於為了提高速度和准確度的握手操作中,可以將設置一定的握手模塊(n>2(clk1+clk2)/Trd),流水操作
結繩就是將單脈沖延長,以方便采集到數據。
結繩的方法歸結為2類:
1.利用脈沖的邊沿做時鍾;
2.利用脈沖的電平(部分場合要求最小脈沖寬度)做選擇器或者異步復位,置位。
另外的關鍵點就是什么時候結繩結束(采集到了數據就要讓對方回到初始狀態),
這里的操作也有2種方法:
1.利用采集到的脈沖做異步復位,置位。
2.利用采集到的脈沖再次結繩采集做握手響應信號。
處理的時候應該選擇對應的方法。