对立统一对立统一——异步时钟同步化异步时钟同步化
本文带领大家一起学习什么事异步时钟同步化。
一、什么是对立统一
什么是CEO,就是首席执行官,是在一个企业中负责日常经营管理的最高级管理人员,又称作行政总裁,或最高执行长或大
班。
那么,在FPGA系统,需不需要一个最高级别的执行官,来管理所有进程呢?为了系统的有序性,不至于凌乱、崩溃,答案必
然是肯定的。
谁都知道,FPGA内部时序逻辑的工作,是通过时钟的配合来完成任务的。那么当系统中有异步时钟的时候,怎么办?每一个
系统必须有一个最高级别的时钟,执行力最强;同时它担任着管理异步时钟的任务,其它异步时钟想让手下执行任务,必须告
诉执行官,然后执行官去分配任务。所以,一切行动,都必须通过首席执行官的允许,才能进行;不然,没门。首席执行官具
有最高支配权。它们之间的关系如下图所示:
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因此,对于工程中出现的异步时钟,与最高时钟是对立关系,但这个CEO的地位决定了只有他说了算,不然就会“叛乱”,因此
要把那些异步时钟统一管理,这就是所谓的“对立统一”。
二、异步时钟同步化
1. 异步时钟种类
异步时钟有很种类,如下是几种项目中常常出现的情况
(1)系统异步复位信号
(2)由其它处理器输入的时钟
(3)内部组合逻辑产生的时钟
当然也并非所有异步时钟都要同步化,必须高速ADC,DAC芯片往往有个时钟输入端,这时保证该芯片与该部分逻辑电路同
步,可以专门供给一个晶振,来达到更好的效果;同时也不是最高时钟以外的时钟都要同步化,由PLL产生的不同的时钟,本身
就是同步的,可以不处理。
当然在可靠性要求不高的时候,异步复位这些信号也可以不处理,只是,养成良好的习惯,永远不会错。
2. 异步时钟解决方案
对于时钟的同步,采用的方法都差不多。Bingo在特权的《深入浅出玩转FPGA》中得到启发,相应的简单的描述一下几种关
于异步复位信号的同步化。
(1)异步复位信号的同步化
此部分其实很简单,应用了上述边沿检测的部分思维,用最高时钟打慢几拍,便实现了与最高时钟的同步。此处不再用Block
来累赘的描述,verilog设计代码如下所示:
/*****************************************************
* Module Name : synchronism_design.v
* Engineer : Crazy Bingo
* Target Device : EP2C8Q208C8
* Tool versions : Quartus II 11.0
* Create Date : 2011-6-25