FPGA Design Flow 学习笔记（6）--参加年度达人 Design

pengpengpang

同步电路（Synchronization Circuits）

• 什么是同步电路？

• 捕获输入的异步信号，并在时钟的边沿将其输出

• 为什么使用同步电路？

–  阻止建立与保持时间的违规（违反时序约束）

–  更可靠的设计

•何时使用同步电路？

• 信号在不相关联的时钟域间存在交叉

•  在相关联的时钟域间，相对的周期约束足够充分

–  芯片的输入为异步输入

建立与保持时间违规（setup and hold time violations）

• 触发器的输入变化太靠近时钟边沿时，违规发生

• 三种可能的结果

• 触发器锁住了旧的数据
• 触发器锁住了信电的数据
• 触发器的输出为亚稳态

亚稳态（Metastability）

•触发器的输出进入一个过渡状态

– 既不是合法的0，也不是合法的1

• 其输出可能被一些负载解释为1，也可能解释为0

– 在被合法的0或者1复位或者置位之前，将保持这种不稳定的输出状态

• 从统计学角度看，亚稳态的发生概率只能尽量减少，无法完全消除

•平均故障间隔时间(MTBF)触发器的恢复时间呈指数相关

–几个ns的额外的恢复时间可以大大减少亚稳态事件发生的几率

下一次会列举几个典型的同步电路。