在逻辑设计领域,只涉及单个时钟域的设计并不多.尤其对于一些复杂的应用,FPGA往往需要和多个时钟域的信号进行通信.异步时钟域所涉及的两个时钟之间可能存在相位差,也可能没有任何频率关系,即通常所说的不同频不同相. 图1是一个跨时钟域的异步通信实例,发送域和接收域的时钟分别是clk_a和clk_b.这两个时钟频率不同,并且存在一定的相位差.对于接收时钟域而言,来自发送时钟域的信号data_a2b有可能在任何时刻变化. 图1 跨时钟域通信 对于上述的异步时钟域通信,设计者需要做特殊的处理以确保数据可靠…

  时钟是整个电路最重要.最特殊的信号,系统内大部分器件的动作都是在时钟的跳变沿上进行, 这就要求时钟信号时延差要非常小, 否则就可能造成时序逻辑状态出错:因而明确FPGA设计中决定系统时钟的因素,尽量较小时钟的延时对保证设计的稳定性有非常重要的意义. 1.1 建立时间与保持时间 建立时间(Tsu:set up time)是指在时钟沿到来之前数据从不稳定到稳定所需的时间,如果建立的时间不满足要求那么数据将不能在这个时钟上升沿被稳定的打入触发器:保持时间(Th:hold time)是指数据稳定后保…

前言 触发器输入端口的数据在时间窗口内发生变化,会导致时序违例.触发器的输出在一段时间内徘徊在一个中间电平,既不是0也不是1.这段时间称为决断时间(resolution time).经过resolution time之后Q端将稳定到0或1上,但是稳定到0或者1,是随机的,与输入没有必然的关系. 触发器由于物理工艺原因,数据并不是理想化的只要触发沿时刻不变即可.触发器有固定的建立时间,保持时间. 建立时间:在时钟有效沿到来前数据需要稳定的时间. 保持时间:在时钟有效沿之后数据还需要保持不变的时间.…

文章主要是基于学习后的总结. 1. 时钟域 假如设计中所有的触发器都使用一个全局网络,比如FPGA的主时钟输入,那么我们说这个设计只有一个时钟域.假如设计有两个输入时钟,如图1所示,一个时钟给接口1使用,另一给接口2使用,那么我们说这个设计中有两个时钟域. 2. 亚稳态 触发器的建立时间和保持时间在时钟上升沿左右定义了一个时间窗口,如果触发器的数据输入端口上数据在这个时间窗口内发生变化(或者数据更新),那么就会产生时序违规.存在这个时序违规是因为建立时间要求和保持时间要求被违反了,此时触发器内部…

文章主要是基于学习后的总结. 1. 时钟域 假如设计中所有的触发器都使用一个全局网络,比如FPGA的主时钟输入,那么我们说这个设计只有一个时钟域.假如设计有两个输入时钟,如图1所示,一个时钟给接口1使用,另一给接口2使用,那么我们说这个设计中有两个时钟域. 2. 亚稳态 触发器的建立时间和保持时间在时钟上升沿左右定义了一个时间窗口,如果触发器的数据输入端口上数据在这个时间窗口内发生变化(或者数据更新),那么就会产生时序违规.存在这个时序违规是因为建立时间要求和保持时间要求被违反了,此时触发器内部…

FPGA跨时钟数据传输,是我们经常遇到的问题的,下面给出一种跨时钟握手操作的电路结构.先上图 先对与其他人的结构,这个结构最大的特点是使用 req 从低到高或者高到低的变化 来表示DIN数据有效并开始传输.并且同过判断 req与ack信号是否相等就可以判断传输是否完成.当req !=ack时表示正在传输,不可以发起新的传输操作.当req=ack时表示传输完成,可以开始新的传输过程. 并且这样的结构在req传输发生亚稳态时也可以有效的传输信号,可以适应任意时钟域之间的数据传输.仿真图如下 代码:…

之前的项目中更多的是有师兄提供经验和帮助,追求的是快速上手,所以不管对于硬件电路设计,还是verilog电路编程,甚至是FPGA内部的资源,都没来得及系统地学习,最近在做算法到电路的实现,正好系统学习,将感悟记于此,如有错误,欢迎指出.讨论. 原创不易,转载请转原文,注明出处,谢谢.   一.关于时钟引脚 FPGA芯片一般有好几组时钟引脚 CLK [0..N] [p,n],我的理解是:首先,时钟必须由外部晶振通过CLK引脚输入到FPGA的时钟网络,至于选用哪一组CLK,主要看FPGA哪个bank…

跨时钟域设计是FPGA设计中经常遇到的问题,特别是对Trigger信号进行同步设计,往往需要把慢时钟域的Trigger信号同步到快时钟域下,下面是我工作中用到的慢时钟域到快时钟域的Verilog HDL设计.     // Trigger Cross Domain Design, Slow to fast clock domain  module Trig_ CrossDomain _S2F (      input clkB,      input rst_n,      input Trig…

跨时钟域的问题:前一篇已经提到要通过比较读写指针来判断产生读空和写满信号,但是读指针是属于读时钟域的,写指针是属于写时钟域的,而异步FIFO的读写时钟域不同,是异步的,要是将读时钟域的读指针与写时钟域的写指针不做任何处理直接比较肯定是错误的,因此我们需要进行同步处理以后进行比较. 解决方法:两级寄存器同步 + 格雷码 同步的过程有两个: (1)将写时钟域的写指针同步到读时钟域,将同步后的写指针与读时钟域的读指针进行比较产生读空信号: (2)将读时钟域的读指针同步到写时钟域,将同步后的读指针与写时…

1. 应用背景 1.1         亚稳态发生原因 在FPGA系统中,如果数据传输中不满足触发器的Tsu和Th不满足,或者复位过程中复位信号的释放相对于有效时钟沿的恢复时间(recovery time)不满足,就可能产生亚稳态,此时触发器输出端Q在有效时钟沿之后比较长的一段时间处于不确定的状态,在这段时间里Q端在0和1之间处于振荡状态,而不是等于数据输入端D的值.这段时间称为决断时间(resolution time).经过resolution time之后Q端将稳定到0或1上,但是稳定到0或…