原创 latch和FF异同

 2009-9-12 00:20  3171 10 10 分类: FPGA/CPLD

行为级描述中latch一般是由于if货case逻辑表述不完全产生的。 异同： 1、latch由电平触发，非同步控制。在使能信号有效时latch相当于通路，在使能信号无效时latch保持输出状态。DFF由时钟沿触发，同步控制。 2、latch容易产生毛刺（glitch），DFF则不易产生毛刺。 3、如果使用门电路来搭建latch和DFF，则latch消耗的门资源比DFF要少，这是latch比DFF优越的地方。所以，在ASIC中使用 latch的集成度比DFF高，但在FPGA中正好相反，因为FPGA中没有标准的latch单元，但有DFF单元，一个LATCH需要多个LE才能实现。 4、latch将静态时序分析变得极为复杂。     一般的设计规则是：在绝大多数设计中避免产生latch。它会让您设计的时序完蛋，并且它的隐蔽性很强，非老手不能查出。latch最大的危害在于不能过滤毛刺。这对于下一级电路是极其危险的。所以，只要能用D触发器的地方，就不用latch。     有些地方没有时钟，也只能用latch了。比如现在用一个clk接到latch的使能端(假设是高电平使能),这样需要的setup时间，就是数据在时钟 的下降沿之前需要的时间，但是如果是一个DFF，那么setup时间就是在时钟的上升沿需要的时间。这就说明如果数据晚于控制信号的情况下，只能用 latch,这种情况就是，前面所提到的latch timing borrow。基本上相当于借了一个高电平时间。也就是说，latch借的时间也是有限的。 <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />  转一个 关 于latch的讨论 latch和flip-flop都是时序逻辑，区别为：latch同其所有的输入信号相关，当输入信号变化时latch就变化，没有时钟端；flip- flop受时钟控制，只有在时钟触发时才采样当前的输入，产生输出。当然因为二者都是时序逻辑，所以输出不但同当前的输入相关还同上一时间的输出相关。 latch缺点： 1、没有时钟端，不受系统同步时钟的控制，无法实现同步操作； 2、对输入电平敏感，受布线延迟影响较大，很难保证输出没有毛刺产生； 在xilinx和altera器件的slice和LE中都能够同时支持生产d-latch和d-ff，在这一层面上二者有什么区别暂时没有想到。如果使用 门电路来搭建latch和ff，则latch消耗的门资源比ff要少，这是latch比ff优越的地方。  latch的最大缺点就是没有时钟端，和当前我们尽可能采用时序电路的设计思路不符。 latch是电平触发，相当于有一个使能端，且在激活之后（在使能电平的时候）相当于导线了，随输出而变化，在非使能状态下是保持原来的信号，这就可以看出和flip-flop的差别，其实很多时候latch是不能代替ff的  1.latch对毛刺敏感 2.在ASIC中使用latch的集成度比DFF高，但在FPGA中正好相反，因为FPGA中没有标准的latch单元，但有DFF单元，一个LATCH需要多个LE才能实现 3.latch将静态时序分析变得极为复杂 4.目前latch只在极高端电的路中使用，如intel 的P4等CPU。 FPGA中有latch单元，寄存器单元就可以配置成latch单元，在xilinx v2p的手册将该单元成为register/latch单元，附件是xilinx半个slice的结构图。其它型号和厂家的FPGA没有去查证。——个人 认为xilinx是能直接配的而altera或许比较麻烦，要几个LE才行，然而也非xilinx的器件每个slice都可以这样配置 altera的只有DDR接口中有专门的latch单元，一般也只有高速电路中会采用latch的设计。 altera的LE是没有latch的结构的 又查了sp3和sp2e，别的不查了，手册上说支持这种配置。有关altera的表述wangdian说的对，altera的ff不能配置成latch，它使用查找表来实现latch， 一般的设计规则是：在绝大多数设计中避免产生ＬＡＴＣＨ． 它会让您设计的时序完蛋，并且它的隐蔽性很强，非老手不能查出． latch最大的危害在于不能过滤毛刺。这对于下一级电路是极其危险的。 所以，只要能用D触发器的地方，就不用latch。 有些地方没有时钟，也只能用latch了。 很简单一个例子来说明: 比如现在用一个clk接到latch的使能端(假设是高电平使能),这样需要的setup时间,就是数据在时钟的下降沿之前需要的时间,但是如果是一个 DFF,那么setup时间就是在时钟的上升沿需要的时间.这就说明如果数据晚于控制信号的情况下，只能用latch,这种情况就是,前面所提到的 latch timing borrow.基本上相当于借了一个高电平时间.也就是说，latch借的时间也是有限的. 对latch进行STA的分析其实也是可以,但是要对工具相当熟悉才行.不过很容易出错.当前PrimeTime,是支持进行latch分析的.现在一些综合工具内置的STA分析功能也支持,比如RTL compiler, Design Compiler. 除了ASIC里可以节省资源以外。 我感觉latch这个东西在同步设计里出现的可能还是挺小的吧， 现在处理过程中大都放在ff里打一下， 影响不太大吧

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