FPGA中亞穩態相關問題及跨時鐘域處理

2022-06-22 20:15:10 字數 863 閱讀 9885

前言

觸發器輸入埠的資料在時間視窗內發生變化,會導致時序違例。觸發器的輸出在一段時間內徘徊在乙個中間電平,既不是0也不是1。這段時間稱為決斷時間(resolution time)。經過resolution time之後q端將穩定到0或1上,但是穩定到0或者1,是隨機的,與輸入沒有必然的關係。

觸發器由於物理工藝原因,資料並不是理想化的只要觸發沿時刻不變即可。觸發器有固定的建立時間,保持時間。

後果:會給設計帶來致命的功能故障。

一般來說,訊號是在非同步訊號,跨時鐘域,復位電路中產生亞穩態。

解決方式:

1.單位元訊號:

①採用同步器同步,低速設計打兩拍,高速設計可能需要打三拍。

低速到高速時鐘域,低速訊號一般能被高速時鐘域採到甚至多次。但高速時鐘域到低速時鐘域就不太好辦了:

②閉環解決方案:採用握手反饋訊號,這會導致延時開銷大。

③開環解決方案:把訊號展寬,至少為取樣t的1.5倍。這樣至少能採到一次。

2.多位元訊號:

傳遞多位元訊號,普通同步器就沒啥卵用了,因為多位元訊號偶發資料變化歪斜,導致採到的不一定是正確資料。

①多位元訊號融合:把多位元訊號轉換為單位元訊號,再用同步器同步。

②多週期路徑規劃:資料不需要同步,至需要同時傳遞乙個同步的使能訊號到接收時鐘域即可,使能訊號沒被同步到接收時鐘域並被識別之前資料不被採集。即在訊號某個沿產生同步脈衝指示訊號。

③非同步fifo。

以上。

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