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单根信号线,跨越时钟域,该怎么处理?

单根信号线,跨越时钟域,该怎么处理?

这十几年来,我面试过很多新人,也带过很多新人,他们之中很多人的成就都已经超越了我。但是当我们偶尔回顾这个小小的跨越时钟域的问题时,仍然有很多的困惑和不理解。
我喜欢用这个题目作为我的面试题目,因为它不是一个简单的题目,而是涉及到ASIC设计本质的题目,如果细细研究起来,还非常复杂。写这个东西,希望所有在做ASIC的人,能从一个更高的角度去审视它,并且能因此更深刻的体会做ASIC的严谨。
这十几年来,我面试过很多新人,也带过很多新人,他们之中很多人的成就都已经超越了我。但是当我们偶尔回顾这个小小的跨越时钟域的问题时,仍然有很多的困惑和不理解。
我喜欢用这个题目作为我的面试题目,因为它不是一个简单的题目,而是涉及到ASIC设计本质的题目,如果细细研究起来,还非常复杂。写这个东西,希望所有在做ASIC的人,能从一个更高的角度去审视它,并且能因此更深刻的体会做ASIC的严谨。
这里面其实是3组寄存器,reg-1和reg-2是clk-a的时钟域,其中reg-2的功能就是要把高频时钟clk-a产生的信号根据clk-b的频率来做展宽。
reg-3和reg-4是两个寄存器,用来把clk-a的信号跨时钟域到clk-b中。
reg-5和reg-6其实也是两个寄存器,用来把clk-b时钟域的信号跨越到clk-a,这个信号将作为一个反馈信号,来实现展宽的逻辑,实现这个逻辑的,主要是那一个与门和一个或门。

具体的逻辑就不说了,只说说思想:这是一个逻辑反馈电路,和模拟电路中的电压跟随电路的思考方式不太一致。它的思考逻辑是,如果输出还没有得到逻辑1,那么输入的逻辑1就要保持。但是我们很容易就看出来了,这个电路仅仅可以把一个  高电平脉冲 展宽。那么如何将一个低电平展宽呢?其实简单的调整一下那个与门和或门的电路就可以了:
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