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关于“异步复位,同步撤离”的讲解,值得一看

高工
2011-09-15 21:38:09     打赏
一、特点: 同步复位:顾名思义,同步复位就是指复位信号只有在时钟上升沿到来时,才能有效。否则,无法完成对系统的复位工作。用Verilog描述如下:            always @ (posedge clk) begin                  if (!Rst_n)                    ...                 end 异步复位:它是指无论时钟沿是否到来,只要复位信号有效,就对系统进行复位。用Verilog描述如下:             always @ (posedge clk or negedge Rst_n) begin                    if (!Rst_n)                   ...                   end 二、各自的优缺点: 1、总的来说,同步复位的优点大概有3条: a、有利于仿真器的仿真。 b、可以使所设计的系统成为100%的同步时序电路,这便大大有利于时序分析,而且综合出来的fmax一般较高。 c、因为他只有在时钟有效电平到来时才有效,所以可以滤除高于时钟频率的毛刺。 他的缺点也有不少,主要有以下几条: a、复位信号的有效时长必须大于时钟周期,才能真正被系统识别并完成复位任务。同时还要考虑,诸如:clk skew,组合逻辑路径延时,复位延时等因素。 b、由于大多数的逻辑器件的目标库内的DFF都只有异步复位端口,所以,倘若采用同步复位的话,综合器就会在寄存器的数据输入端口插入组合逻辑,这样就会耗费较多的逻辑资源。   2、对于异步复位来说,他的优点也有三条,都是相对应的 a、大多数目标器件库的dff都有异步复位端口,因此采用异步复位可以节省资源。 b、设计相对简单。 c、异步复位信号识别方便,而且可以很方便的使用FPGA的全局复位端口GSR。 缺点: a、在复位信号释放(release)的时候容易出现问题。具体就是说:倘若复位释放时恰恰在时钟有效沿附近,就很容易使寄存器输出出现亚稳态,从而导致亚稳态。 b、复位信号容易受到毛刺的影响。   三、总结: 所以说,一般都推荐使用异步复位,同步释放的方式,而且复位信号低电平有效。这样就可以两全其美了。   2:推荐的复位方式 所谓推荐的复位方式就是上文中所说的:“异步复位,同步释放”。这就结合了双方面的优点,很好的克服了异步复位的缺点(因为异步复位的问题主要出现在复位信号释放的时候,具体原因可见上文)。 其实做起来也并不难,我推荐一种我经常使用的方式吧:那就是在异步复位键后加上一个所谓的“reset synchronizer”,这样就可以使异步复位信号同步化,然后,再用经过处理的复位信号去作用系统,就可以保证比较稳定了。reset sychronizer的Verilog代码如下:   module Reset_Synchronizer (output reg rst_n, input clk, asyncrst_n); reg rff1;   always @ (posedge clk , negedge asyncrst_n) begin     if (!asyncrst_n) {rst_n,rff1} <= 2'b0; else {rst_n,rff1} <= {rff1,1'b1}; end endmodule       大家可以看到,这就是一个dff,异步复位信号直接接在它的异步复位端口上(低电平有效),然后数据输入端rff1一直为高电平‘1’。倘若异步复位信号有效的话,触发器就会复位,输出为低,从而复位后继系统。但是,又由于这属于时钟沿触发,当复位信号释放时,触发器的输出要延迟一个时钟周期才能恢复成 ‘1’,因此使得复位信号的释放与时钟沿同步化。此外,还有一种方法更为直接,就是直接在异步复位信号后加一个D触发器,然后用D触发器的输出作为后级系统的复位信号,也能达到相同的效果。这里就不多说了。   3:多时钟系统中复位的处理方法 这是一个很实际的问题,因为在较大型的系统中,一个时钟驱动信号显然不能满足要求,一定会根据系统的要求用多个同源时钟(当然也可以是非同源了)去驱动系统的不同部分。那么在这样的多时钟系统中,复位键怎么设置?它的稳定与否直接关系到了整个系统的稳定性,因此要格外注意(在我看来,复位信号在同步时序系统中的地位和时钟信号一样重要)。下面就说一下具体的处理方法,当然所遵循的原则就仍应该是上文的“异步复位,同步释放”: 1.non-coordinated reset removal:顾名思义,就是同一个系统中的多个同源时钟域的复位信号,由彼此独立的“reset synchronizer”驱动。当异步复位信号有效时,各时钟域同时复位,但是复位释放的时间由各自的驱动时钟决定,也是就说:时钟快的先释放,时钟慢的后释放,但是各复位信号之间没有先后关系。 2.sequence coordinated reset removal:这是相对于上述方式来说的,也就是说各时钟域的复位信号彼此相关,各个部分系统虽然也同时复位,但是却分级释放。而分级的顺序可由各个 “reset synchronizer”的级联方式决定。可以先复位前级,再复位后级,也可以反过来。反正方式很灵活,需要根据实际需要而定。   例子:三级复位系统,系统中的时钟分别为1M,2M,11M: 第一级Reset_Sychronizer程序: module Reset_Synchronizer (output reg rst_n, input clk, asyncrst_n); reg rff1; always @ (posedge clk , negedge asyncrst_n) begin     if (!asyncrst_n) {rst_n,rff1} <= 2'b0; else {rst_n,rff1} <= {rff1,1'b1}; end endmodule 第2,3级的Reset_Sychronizer程序: module Reset_Synchronizer2 (output reg rst_n, input clk, asyncrst_n,d); reg rff1; always @ (posedge clk , negedge asyncrst_n) begin if (!asyncrst_n) {rst_n,rff1} <= 2'b0;    else {rst_n,rff1} <= {rff1,d}; end endmodule   顶层模块的源程序: include "Reset_Synchronizer.v" include "Reset_Synchronizer2.v"   module AsynRstTree_Trans ( input Clk1M,Clk2M,Clk11M,SysRst_n, output SysRst1M_n,SysRst2M_n,SysRst11M_n ); Reset_Synchronizer Rst1M(.clk(Clk1M),. asyncrst_n(SysRst_n),.rst_n(SysRst1M_n)); Reset_Synchronizer2Rst2M(.clk(Clk2M),.d(SysRst1M_n),. asyncrst_n(SysRst_n),.rst_n(SysRst2M_n)); Reset_Synchronizer2Rst11M(.clk(Clk11M),.d(SysRst2M_n),. asyncrst_n(SysRst_n),.rst_n(SysRst11M_n));   endmodule



关键词: 关于     异步复位     同步     撤离     讲解     值得     一看     复位    

高工
2011-09-15 21:45:19     打赏
2楼

现在系统中的硬复位信号,多做了“异步复位,同步撤离”的处理了,典型的方法就是上面的两级触发器同步。


院士
2011-09-16 08:14:05     打赏
3楼

不错~~~


菜鸟
2011-10-18 00:42:17     打赏
4楼
学习了

菜鸟
2016-02-24 10:18:05     打赏
5楼
学习了

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