FPGA——上电自复位方式(非常简单)

本文介绍了FPGA上电自复位的重要性,特别是对于需要初始化状态寄存器的设计。提供了一种简单的上电复位方法,通过定义16位宽的rst_vector信号,在16个时钟周期内保持高电平以实现复位,详细阐述了高电平和低电平复位的实现细节。

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       上电自复位对FPGA的稳定性及其重要,因为对于某些设计,上电之后需要进行一些状态寄存器的初始化,或者系统自己初始化都需要一个复位信号。在这里我就介绍一个比较好用的方法,大家一起学习一下。


library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
use IEEE.numeric_std.all;
library WORK;
library UNISIM;
use UNISIM.VComponents.all;


entity    top is
port(
clk                :  in std_logic;
rst                :  out std_logic
);
end top;
architecture Behavioral of top is


signal         rst_vector        :    std_logic_vector(15 downto 0):=(other=>'1');


rst_after_power_on: process(clk)
begin
            rst_vector <= '0' & rst_vector(15 downto 1);
end procrss rst_after_power_on;


rst <= rst_vector(0);


end Behavioral;

这里只是简单的做了一个上电复位

### FPGA 上电复位检测方法及实现方案 #### 设计原则与目标 为了确保系统的可靠性,在FPGA设计中,上电复位(POR, Power-On Reset)是一个至关重要的环节。POR的主要目的是清除任何不确定的状态并使所有内部逻辑单元进入已知状态。这不仅有助于防止启动过程中的异常行为,还为后续的操作提供了稳定的基础。 #### 实现可靠 POR 的关键要素 - **源监控路**:通过外部专用IC或者利用FPGA内置资源来监视供压水平,一旦达到安全阈值即触发复位脉冲。 - **去抖动机制**:由于实际应用环境中可能存在噪声干扰,因此需要加入适当的滤波措施以消除毛刺影响,保证复位信号的有效性和稳定性[^1]。 #### Verilog 中的寄存器初始化方式 对于某些特定应用场景下的模块而言,可能仅需在初次加时完成一次性的复位动作即可满足需求。此时可以通过Verilog HDL语法特性直接指定初始值的方式来进行处理: ```verilog // 使用Verilog 2001标准定义带有初值设定的寄存器变量 reg [1:0] state = 2'b01; ``` 这种方法适用于那些在整个运行周期内都不必再次经历复位流程的情况;而对于其他情形,则应采用更灵活的设计策略[^4]。 #### 动态刷新与自动恢复功能 针对高端型号如Xilinx Virtex-5系列器件,在其正常运作期间还需定期实施内存阵列的数据维护工作——即所谓的“定时刷新”。该过程中会涉及到对配置存储区内的每一位信息逐一校验,并及时纠正可能出现的错误(例如单粒子效应引起的位反转),从而保障整个装置长时间工作的准确性[^2]。 #### 接口信号管理 无论是简单的还是复杂的POR设计方案都离不开对外部控制端子的有效运用。具体来说,像`PROG_B`, `INIT_B`, 和 `DONE`这样的管脚扮演着不可或缺的角色。特别是后者(`DONE`)用于指示当前设备已经完成了自检程序并且处于就绪状态等待进一步指令输入。 #### 综合考量因素 值得注意的是,并不是所有的FPGA产品线都会配备相同级别的硬件辅助设施。例如Artix-7系列便缺少了高性能I/O库(HPBANK),这意味着开发者们有时不得不依据所选用的具体芯片类型调整相应的编程思路和技巧[^3]。
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