终于理清 异步复位，同步释放

原创 已于 2022-11-28 14:58:45 修改 · 1.1k 阅读 · 6 ·
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#fpga开发 #硬件工程

于 2022-10-21 19:03:43 首次发布

一.概述

首先我们要区分同步复位信号和异步复位。

1.异步复位：复位信号和clk无关，是作为敏感参数放在参数列表中的，即作为触发条件使用。

下图为异步复位的RTL图，复位和时钟无关，寄存器使能了CLR端。但是异步复位在释放时，如果释放时间正好在建立时间和保持时间之内，就会产生亚稳态。

异步复位使用的代码形式:

图一

 2.同步复位：复位信号和clk有关，只在clk的边沿检测是否复位。

下图为同步复位的RTL图，CLR端没用，而是将复位信号作为逻辑资源使用，b信号的变化是在clk的边沿触发，这样会多消耗一些逻辑资源（xilinx 不会存在这个问题）。

同步复位使用的代码形式：

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异步复位同步释放
ylfxhdjn的博客
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//Synchronized Asynchronous Reset //异步复位、同步释放：只适用于没有PLL的系统复位信号的设置 module sync_async_reset(clock,reset_n,rst_n); input clock, reset_n; output rst_n; reg rst_nr1, rst_nr2; always @(posedge clock or negedge reset_n) begin if(!reset_n) begin rst_nr1 &l
时钟复位（同步、异步、异步复位同步释放）
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复位信号的生效与撤销不依赖时钟信号，只要复位信号（通常为低电平有效或高电平有效）满足有效条件，电路立即进入复位状态；当复位信号撤销时，电路立即退出复位状态，无需等待时钟沿。例如：if (!rst_n) begin // 异步复位：只要rst_n为低，立即复位q <= 1'b0;endend4.异步复位同步释放在纯异步复位中，复位信号的释放（撤销）时刻可能恰好落在时钟沿的建立时间 / 保持时间窗口内（即 “时序违规”），导致寄存器进入亚稳态。
数字电路复位信号设计（异步复位、同步释放）笔记详解
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复位信号设计（异步复位、同步释放）笔记详解 1 时序设计 1.1 复位信号设计（异步复位、同步释放） 1.1.0 复位恢复时间和清除时间 首先解释一下恢复时间（recovery time）和清除时间（removal time）：（以复位信号低电平有效为例） 复位恢复时间（recovery time）：撤销复位时，复位信号无效到时钟有效沿来临之间需要维持的最小的时间，类似于同步时钟的建立时间setup time； 复位清除时间（removal time）：复位时，在时钟有效沿来临之后复位信号还需要保持复位
异步复位和同步释放
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复位信号在数字电路里面的重要性仅次于时钟信号。对一个芯片来说，复位的主要目的是使芯片电路进入一个已知的，确定的状态，主要是触发器进入确定的状态。在一般情况下，芯片中的每个触发器都应该是可复位的。
异步复位 同步释放
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异步复位 同步释放 在进行时序分析的时候要保证传输的信号满足建立时间和保持时间，避免采样发生亚稳态（亚稳态会造成采样不确定；亚稳态传播）。同样复位信号在复位和释放的时候也要满足建立时间和保持时间。一般采用异步复位同步释放的方式，如下图所示 左边两个寄存器是同步释放寄存器，右边是需要复位的design。 　　1. 当rst_async_n为低，复位的时候，立马异...
rst_n为高电平时，解除复位
04-16
<think>好的，我现在需要回答用户关于当rst_n为高电平时如何解除复位的原理和实现方法的问题。用户提供的引用内容涉及异步复位、同步释放，以及相关的代码示例。首先，我需要理清楚复位的基本概念和不同类型。 首先，根据引用[1]，复位电路分为低电平和高电平复位。用户提到的是高电平复位的情况，即rst_n为高电平时解除复位。不过这里可能存在一点混淆，因为通常rst_n的“n”表示低电平有效，但用户明确询问的是高电平解除复位的情况。需要仔细核对引用中的信息。 引用[2]指出，高电平复位通常用rst或reset表示，而低电平复位会带有-n后缀。因此，如果rst_n是低电平有效的复位信号，那当rst_n为高电平时，可能意味着释放复位。但用户的问题中提到的是rst_n为高电平解除复位，这可能意味着该信号是高电平有效，或者存在命名上的不一致。需要确认这一点。 接下来，引用[3]提到异步复位的释放可能引起亚稳态问题，特别是在释放时如果恰好在时钟边沿附近，可能导致系统错误。因此，通常采用异步复位同步释放的方法来避免这个问题。引用[4]中的代码示例展示了一个异步复位同步释放的电路设计，使用两个触发器来同步复位信号的释放。 用户的问题是当rst_n为高电平时如何解除复位。这里的rst_n如果是低电平有效，那么解除复位应该是将其置为高电平。但根据用户的问题，可能是指当复位信号为高电平时如何正确解除复位，即高电平有效的复位信号。需要明确复位信号的有效电平。 可能的混淆点在于信号命名和实际电平的有效性。例如，rst_n通常表示低电平有效，但用户的问题中可能误用了名称，或者实际设计中rst_n作为高电平有效。需要根据引用中的内容来理清。 根据引用[4]的代码，异步复位同步释放的实现方式是：当rst_n（假设为低电平有效）无效时（即高电平），通过两个触发器将复位释放信号同步到时钟域。代码中的rst_n_snyc在复位时被置为00，当rst_n释放后，每个时钟周期移位，最终rst_n_rel变为1，即同步释放。 所以，如果rst_n是高电平有效，即复位时rst_n为高，释放时为低，但用户的问题中rst_n为高电平时解除复位，可能信号的有效电平是相反的。或者用户可能想了解如何在高电平有效的复位信号下实现解除复位，即当复位信号变为高电平时，如何安全地解除复位。 需要明确的是，无论是高电平还是低电平复位，异步复位同步释放的原理是相同的。即复位信号可以异步生效，但释放时需要同步到时钟边沿，避免亚稳态。 因此，回答的结构应该是：首先解释异步复位同步释放的原理，然后说明如何在高电平复位的情况下实现解除复位，可能涉及代码示例和波形图。同时需要引用提供的资料，特别是引用[3]和[4]中的内容，说明亚稳态的风险和解决方法。 可能还需要指出，当rst_n是高电平有效时，复位信号在有效时是高电平，释放时变为低电平。但用户的问题中rst_n为高电平时解除复位，这可能意味着复位信号是低电平有效，释放时变为高电平。因此需要根据引用[1]和[2]中的说明，理清信号命名和电平有效性的关系。 总结步骤： 1. 解释异步复位同步释放的基本原理，引用[3]和[4]。 2. 说明高电平复位和低电平复位的区别，引用[1]和[2]。 3. 分析当rst_n为高电平时解除复位的场景，可能对应的复位有效电平。 4. 给出具体的电路设计，如两级触发器同步释放，并解释代码。 5. 强调同步释放的重要性，避免亚稳态。 需要确保回答准确，符合用户提供的引用内容，并正确解释电路的工作原理。</think>在数字电路中，当$rst\_n$为高电平时解除复位的实现方式需要采用**异步复位同步释放**技术。这种设计既能保证复位的快速响应，又能避免复位释放时的亚稳态风险。以下是具体原理和实现步骤： --- ### 一、复位信号的有效电平解析 根据引用[1]，$rst\_n$的"-n"后缀通常表示**低电平有效复位**，即常态为高电平，复位时拉低。但若设计需求明确要求高电平复位（无后缀命名），则$rst$高电平表示有效复位状态，低电平为释放状态。两种情况的核心区别在于同步释放电路需要与复位信号的有效电平匹配[^1][^2]。 --- ### 二、异步复位同步释放原理 当复位信号释放时（从有效电平跳变到无效电平），若跳变沿恰好在时钟采样窗口内，可能引发亚稳态（如引用[3]所述）。**同步释放电路通过两级触发器对复位信号进行同步**，确保释放动作仅在时钟边沿生效，从而消除亚稳态风险[^3]。 --- ### 三、高电平解除复位的电路实现 以**低电平有效复位信号$rst\_n$**为例（高电平表示释放），其异步复位同步释放电路设计如下： ```verilog reg [1:0] rst_sync; // 两级同步寄存器 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if (!rst_n) // 异步复位生效（低电平有效） rst_sync <= 2'b00; else // 同步释放过程 rst_sync <= {rst_sync[0], 1'b1}; end assign rst_rel = rst_sync[1]; // 同步后的释放信号 ``` - **波形特征**： $$rst\_n \text{异步拉高后，} rst\_rel \text{延迟2个时钟周期才变为高电平}$$ - **关键逻辑**：复位释放信号$rst\_rel$仅在时钟上升沿跳变，与时钟域严格同步[^4]。 --- ### 四、高电平有效复位的调整 若复位信号为**高电平有效（命名为$rst$）**，需将代码中的判断条件和同步逻辑反转： ```verilog reg [1:0] rst_sync; always @(posedge clk or posedge rst) begin // 注意改为posedge触发 if (rst) // 异步复位生效（高电平有效） rst_sync <= 2'b11; else // 同步释放过程 rst_sync <= {rst_sync[0], 1'b0}; end assign rst_rel = rst_sync[1]; // 最终同步释放信号 ``` - **释放条件**：当$rst$从高电平跳变为低电平时，$rst\_rel$延迟2个周期后变为低电平，完成同步释放。 --- ### 五、设计验证要点 1. **亚稳态规避**：两级触发器将复位释放的亚稳态概率降低至可接受范围（引用[3]）。 2. **时序约束**：需在综合工具中标记复位网络为"false path"，避免不必要的时间裕度计算。 3. **跨时钟域扩展**：若系统存在多时钟域，每个时钟域需独立部署同步释放电路。 ---
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