不改变输入数据的脉冲宽度 与参考时钟进行同步 在FPGA中如何实现 例子

以下是一个简单的例子，展示如何在FPGA中实现不改变输入数据的脉冲宽度与参考时钟进行同步。

假设我们有一个需要同步的输入脉冲信号，其脉冲宽度为10ns。我们需要将该信号与一个参考时钟同步，即保持脉冲宽度不变，并且与参考时钟同步。具体实现步骤如下：

1. 使用时钟管理IP核产生一个参考时钟信号，其频率需要大于输入脉冲信号的最大频率。

2. 将输入脉冲信号与参考时钟信号分别连接到数据延时模块和时钟管理IP核中。

3. 在数据延时模块中，使用触发器来检测输入脉冲信号的上升沿和下降沿，并计算脉冲宽度。然后，使用计数器和比较器来产生一个同步后的脉冲信号，保持脉冲宽度不变。

4. 在时钟管理IP核中，使用相位和延迟调整功能，将参考时钟信号的相位和延迟调整到与同步后的脉冲信号相位和延迟相同，实现同步。

下面是该实现的Verilog代码：

module pulse_sync (
  input clk,
  input pulse_in,
  output reg pulse_out
);

  // 产生参考时钟信号，频率需要大于输入脉冲信号的最大频率
  reg clk_ref = 0;
  always @(posedge clk) begin
    if ($time % 20 == 0) begin
      clk_ref <= ~clk_ref;
    end
  end

  // 数据延时模块，检测输入脉冲信号的上升沿和下降沿，并计算脉冲宽度
  reg [2:0] state = 3'b000;
  reg [31:0] cnt = 0;
  always @(posedge clk_ref) begin
    case (state)
      3'b000: begin
        if (pulse_in == 1'b1) begin
          state <= 3'b001;
          cnt <= 0;
        end
      end
      3'b001: begin
        if (pulse_in == 1'b0) begin
          state <= 3'b010;
        end
        cnt <= cnt + 1;
      end
      3'b010: begin
        if (pulse_in == 1'b1) begin
          state <= 3'b011;
          cnt <= 0;
        end
      end
      3'b011: begin
        if (pulse_in == 1'b0) begin
          state <= 3'b000;
          cnt <= 0;
          pulse_out <= 1'b1;
        end
        cnt <= cnt + 1;
      end
    endcase
  end

  // 时钟管理IP核，调整参考时钟信号的相位和延迟
  // 相位和延迟与同步后的脉冲信号相同
  (* altera_attribute = "TIMEQUEST_MULTICORNER_SYNTH" *)
  reg [5:0] phase = 6'b000000;
  reg [5:0] delay = 6'b000101;
  wire clk_ref_dly;
  altpll #(
    .BANDWIDTH("OPTIMIZED"),
    .CLK0_DIVIDE_BY = 1,
    .CLK0_DUTY_CYCLE = 50,
    .CLK0_MULTIPLY_BY = 1,
    .CLK1_DIVIDE_BY = 1,
    .CLK1_DUTY_CYCLE = 50,
    .CLK1_MULTIPLY_BY = 1,
    .COMPENSATE_CLOCK = "CLK0",
    .INCLK0_INPUT_FREQUENCY = 100000000,
    .INTENDED_DEVICE_FAMILY = "Cyclone IV E",
    .LPM_TYPE = "altpll",
    .OPERATION_MODE = "NORMAL",
    .PHASE_SHIFT = 0.0,
    .TIMEOUT_VALUE = 100000
  ) pll (
    .inclk( clk ),
    .c0(clk_ref),
    .c1(clk_ref_dly),
    .areset( 1'b0 ),
    .clkbad0(),
    .clkbad1(),
    .clkena( 1'b1 ),
    .clklost(),
    .clkswitch(),
    .configupdate(),
    .fbin(),
    .lock(),
    .phasestep( phase ),
    .phincnt(),
    .refclk(),
    .rst( 1'b0 ),
    .unlock()
  );
  assign #2 clk_ref_dly = clk_ref;

endmodule

在该实现中，数据延时模块使用了状态机来检测输入脉冲信号的上升沿和下降沿，并计算脉冲宽度。然后，使用计数器和比较器来产生一个同步后的脉冲信号，保持脉冲宽度不变。时钟管理IP核使用了Altera的altpll IP核，用于产生和调整参考时钟信号。其中，phase和delay参数分别用于调整参考时钟信号的相位和延迟，具体的值需要根据具体的应用场景和FPGA器件进行调整。