脉冲同步器

本文探讨了在多时钟域设计中脉冲同步器的重要性,以解决信号跨时钟域传输时的亚稳态问题。除了介绍常用的处理方法,如异步FIFO,还重点讲解了脉冲同步器的设计,它能有效确保慢时钟域正确采样脉冲。文章提供Verilog代码及仿真结果展示。

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脉冲同步器作用

在实际的电路设计中,设计人员很少遇到单一时钟的同步电路设计,更多的是多时钟域的设计,因此异步电路的设计在实际应用中的重要意义不言而喻。由于信号在不同时钟域之间传输,容易发生亚稳态的问题导致,不同时钟域之间得到的信号不同。处理亚稳态常用打两拍的处理方法。多时钟域的处理方法很多,最有效的方法异步fifo,具体可以参考博主的verilog异步fifo设计,仿真(代码供参考)异步fifo适合处理不同时钟域之间传输的数据组,但有时不同时钟域之间仅仅传递脉冲,异步fifo就显的有点大材小用的,因此单信号的跨时钟域处理通常有,

  • 两级寄存器串联。
  • 脉冲同步器。
  • 结绳法。
  • 采用握手。
    本博文仅仅对脉冲同步器进行设计

脉冲同步器

由于脉冲在快时钟域传递到慢时钟域时,慢时钟有时无法采样的信号奈奎是特采样定理
因此需要对信号进行处理,可以让慢信号采样到。
脉冲同步器的结果如图
脉冲同步器结构图

verilog code

`timescale 1ns / 1ps
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Company: 
// Engineer: zhangsy
// 
// Create Date: 2019
握手信号常用于不同时钟域之间的数据传输,确保数据的可靠性。握手协议通过在源和目的时钟域之间进行多级同步来实现数据的安全传输。它的工作原理是,源时钟域内的状态机生成一个更新信号,然后通过脉冲同步器将该信号传输到目的时钟域。在目的时钟域内,脉冲同步器完成同步和输出脉冲的生成工作,然后将反馈信号传输回源时钟域。通过这种方式,源和目的时钟域能够在不同的时钟频率下进行数据的可靠传输。 脉冲同步器是一种电路,它能够在不同时钟域之间进行脉冲信号的同步。它通常使用全握手机制来生成输出脉冲脉冲同步器接收源时钟域内的脉冲信号,并在目的时钟域内产生一个同步的脉冲信号。脉冲同步器的设计需要考虑同步延迟和逻辑错误的问题,因此在源时钟域和目的时钟域之间需要适当的时间间隔。 为了解决握手协议中同步延迟大的问题,引入脉冲同步器电路可以提高数据传输的效率。脉冲同步器允许状态机在源时钟域内生成更新脉冲,并在之后继续执行其他操作。脉冲同步器可以接收源时钟域的脉冲信号,并完成同步和输出脉冲的生成工作。但需要注意的是,脉冲同步器的全握手操作需要消耗多个时钟周期,因此在状态机发出两个脉冲之间需要有足够的时间间隔,以避免逻辑错误的发生。 握手信号和脉冲同步器在时钟域间数据传输中起到了关键的作用,确保了数据的可靠性和同步性。通过合理的设计和配置,握手信号和脉冲同步器可以有效地解决不同时钟域之间数据传输的问题。
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