浅谈同步设计

  同步设计,顾名思义,就是设计要“步调保持一致”的处理数据,在数字电路的设计当中,这个所谓的“步调一致”就是指同一时钟的上升沿或者下降沿,即就是说,所有的电路在同一时钟沿的触发下同步的处理数据。

  然后,在大多数系统的设计当中,往往存在于多个时钟域的情况,这个时候同步设计不再单单的指整个设计同一时钟,而是一个时钟域里保持同一时钟即可。

  一、同步设计的优点

  1、同步设计能有效避免毛刺的影响,使得设计更加可靠。

  毛刺是逻辑设计的天敌,毛刺使得数据变得混乱,可能引起电路功能的误判断。当毛刺引入于时钟端或者异步复位端,就极有可能引起触发器的误翻转或者出现不正常的复位。但是毛刺是与生俱来的,也就是说毛刺是不可避免的,一般来讲凡是有组合逻辑的地方肯定就有毛刺。同步设计是避免毛刺的最简单有效的方法。

  如下图,由于X1信号和x2信号到达与门的时延是不同的,导致与门输出Y产生了毛刺,由于设计是同步的。在下一级的时钟信号到来之前数据已经稳定,在经过下一级触发器的输出dout也是稳定的,所以同步设计可以有效的避免毛刺的产生。

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  2、同步设计可以减少环境对芯片的影响

  由于芯片的实际工作环境比我们在测试的实验室环境恶劣的多,加之长时间运行,随着芯片的温度的升高,电压的不稳定,将会使得器件内部时延发送变化,如果不使用同步设计的话,对于时序要求比较苛刻的电路将无法正常工作。因为只有满足芯片的Static timing 的要求,才能保证芯片在预知的过程中工作。

  3、 同步设计可借助与STA工具进行时序分析,有助于提高设计的可靠性。

转载于:https://www.cnblogs.com/nucfrank/archive/2011/06/06/2073637.html

### 串口通讯协议设计规范与最佳实践 #### 设计规范 串口通信作为一种常见的数据传输方式,在硬件和软件层面都需要遵循一定的设计规范,以确保系统的可靠性和稳定性。 1. **波特率设置** 波特率决定了每秒传输的数据位数。为了保证双方设备之间的同步性,必须严格匹配波特率参数[^2]。通常情况下,常用的波特率为9600、115200等标准化数值。 2. **数据帧结构** 数据帧由起始位、数据位、奇偶校验位(可选)、停止位组成。具体配置如下: - 起始位:固定为低电平,表示一帧数据的开始。 - 数据位:一般为7到8位,取决于实际需求。 - 奇偶校验位:用于检测传输错误,可以选择无校验、奇校验或偶校验。 - 停止位:高电平持续时间,可以是一倍或多倍于比特周期。 3. **超时机制** 在长时间未接收到有效数据时,应引入超时机制来防止死锁现象的发生。这可以通过定时器实现,并结合事件驱动模型提升程序响应效率[^1]。 4. **流控策略** 实现软硬件握手功能非常重要。常用的方法包括XON/XOFF字符控制或者RTS/CTS信号线管理流量方向及速率调整。 #### 最佳实践 除了基本的设计原则之外,还有一些经过验证的最佳实践经验可以帮助优化整个过程: 1. **CRC校验增强可靠性** 循环冗余检验(CRC)算法被广泛应用于保障消息完整性方面。特别是在噪声环境较为恶劣条件下尤为必要[^2]。 2. **采用异步模式减少耦合度** 使用UART这样的通用异步接收发送装置(UART),可以在不依赖外部时钟源的前提下完成高效的信息交换操作[^4]。 3. **模块化编码提高维护便利性** 将复杂的逻辑分解成独立的功能单元分别处理,比如初始化函数单独封装;读写操作各自定义接口形式等等做法均有利于后期升级迭代工作开展顺利进行下去。 4. **充分考虑边界条件测试覆盖范围广** 对极端情况下的行为表现给予特别关注,例如缓冲区溢出保护措施安排合理与否直接影响整体性能指标达成效果如何评估等问题都要仔细考量清楚才行。 ```python import serial from time import sleep def init_serial(port='/dev/ttyUSB0', baudrate=115200, timeout=1): ser = serial.Serial( port=port, baudrate=baudrate, parity=serial.PARITY_NONE, stopbits=serial.STOPBITS_ONE, bytesize=serial.EIGHTBITS, timeout=timeout ) if not ser.is_open: raise Exception(f"Failed to open {port}") return ser def send_data(ser, data): try: ser.write(data.encode()) sleep(0.1) # Allow some delay for transmission except Exception as e: print(e) def read_response(ser): response = "" while True: byte = ser.read().decode('utf-8') if not byte or byte == '\n': break response += byte return response.strip() ``` 以上代码片段展示了如何利用Python中的`pyserial`库创建一个简单的串口通信应用程序实例。其中包括了端口打开、数据发送以及响应读取等功能部分演示说明[^2]。 #### 标准参考 不同领域可能会有不同的特定要求和技术规格书可供查阅学习借鉴之处很多。例如工业自动化场景下经常涉及到Modbus RTU/TCP协议栈构建任务就需要参照官方文档指南执行相应步骤动作序列组合起来形成最终解决方案成果展示出来供大家交流讨论共同进步成长壮大队伍规模扩大影响力范围延伸出去影响更多人群受益匪浅值得推荐尝试一下看看效果怎样再做进一步改进完善细节方面的不足之处加以弥补修正过来达到预期目标为止结束本次话题分享环节谢谢大家的支持配合共同努力创造美好未来前景无限光明灿烂辉煌明天等着我们一起去开创属于自己的传奇故事篇章吧! ---
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