原创同步复位or异步复位

 2012-5-11 22:02  1989 51 51 分类: 工程师职场

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	 </p>
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	一般来说，逻辑电路的任何寄存器、存储器或其他逻辑单元都应加上复位电路，保证电路能进入初始状态或从错误中恢复，可靠地工作。通常情况下，复位信号为低电平有效，并加上上拉电阻，以增加复位电路的抗干扰性能。具体来说，复位电路的目的主要有两个：</p>
<p style="margin-left:42pt;">
	1）仿真时，使电路进入初始状态或其他预知状态；</p>
<p style="margin-left:42pt;">
	2）对于综合实现的具体电路，使电路进入初始状态或其他预知状态。</p>
<p style="margin-left:24pt;">
	在电路实现时有两种复位方式：同步复位、异步复位。</p>
<p>
	同步复位：复位信号发生变化时并不立刻生效，必须待有效时钟沿采样到复位信号有效时，复位信号才生效，对寄存器复位。</p>
<p>
	异步复位：只要复位信号的有效，不管时钟沿是否有效，复位信号立刻对目标（寄存器或存储器）复位。</p>
<p style="margin-left:42pt;">
	<strong>1、              </strong><strong>同步复位</strong></p>
<p style="margin-left:42pt;">
	在使用RTL进行建模时，同步复位一般按如下格式进行：</p>
<p style="margin-left:42pt;">
	 </p>
<div>
	always @(posedge iMainClk) begin</div>
<div>
	    if(reset)       </div>
<div>
	        //Rst逻辑</div>
<div>
	    else</div>
<div>
	        //同步逻辑</div>
<div>
	end</div>
<p>
	 </p>
<p>
	<strong>优点：</strong></p>
<p style="margin-left:45pt;">
	1） 有利于仿真器的仿真；</p>
<p style="margin-left:45pt;">
	2）使设计系统成为100%的同步，便于时序分析，且综合后的fmax较大；</p>
<p style="margin-left:45pt;">
	3）在时钟沿复位信号才有效，有利于过滤高于时钟频率的复位毛刺。</p>
<p>
	<strong>缺点：</strong></p>
<p style="margin-left:45pt;">
	1） 复位信号必须大于时钟周期才能生效，且要考虑综合逻辑延时、时钟延时、clock skew等因素；</p>
<p style="margin-left:45pt;">
	2） 大多数逻辑库只支持异步复位dff，若使用同步复位，则综合器会在复位输入端插入组合逻辑（具体如下图所示），会耗费较多的逻辑资源。</p>
<p style="margin-left:24pt;">
	 </p>
<p>
	大多数逻辑库只支持异步复位dff，若使用同步复位，则综合器会在复位输入端插入组合逻辑，具体如下所示。</p>
<p>
	 </p>
<div>
	<img alt="1.jpg" border="0" height="167" src="https://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/attachments/201205/8957261757_TIME_1336744434895.jpg" width="356" /></div>
<p>
	 </p>
<p style="margin-left:42pt;">
	<strong>2、              </strong><strong>异步复位</strong></p>
<p>
	在使用RTL进行建模时，异步复位一般按如下格式进行：</p>
<p style="margin-left:42pt;">
	 </p>
<div>
	always @(posedge iMainClk or negedge reset) begin</div>
<div>
	    if(reset)       </div>
<div>
	        //Rst逻辑</div>
<div>
	    else</div>
<div>
	        //同步逻辑</div>
<div>
	end</div>
<div>
	 </div>
<p>
	 </p>
<p>
	<strong>优点：</strong></p>
<p style="margin-left:45pt;">
	1）  大多数逻辑库都有dff异步复位端口，使用异步复位节省资源；</p>
<p style="margin-left:45pt;">
	2）设计相对简单；</p>
<p style="margin-left:45pt;">
	3） 异步复位识别方便，而且可以使用FPGA全局复位端口。</p>
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	<strong>缺点：</strong></p>
<p>
	                   1） 在复位信号释放（release）的时候容易出现问题，具体地说如果复位信号恰好在有效时钟沿附近撤销，容易使寄存器输出出现亚稳态。</p>
<p style="margin-left:45pt;">
	2） 复位信号容易受毛刺的影响。</p>
<p>
	异步复位一般综合成如下电路。</p>
<p>
	 </p>
<div>
	<div>
		<div>
			<div>
				<div>
					<img alt="2.jpg" border="0" height="191" src="https://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/attachments/201205/8957261757_TIME_1336744859979.jpg" width="311" /></div>
			</div>
		</div>
	</div>
</div>
<p align="left">
	一般推荐使用异步复位，同步释放。</p>
<p align="left">
	异步复位：即复位信号是异步的</p>
<p align="left">
	同步释放：即复位信号释放后，输出不立即变化，而是要等到时钟沿时才变化，这样释放和时钟进行了同步。</p>
<p align="left">
	推荐的代码如下所示：</p>
<p align="left">
	 </p>
<div>
	                  always_dff @(posedge iMainClk or negedge iMainRst_n) begin</div>
<div>
	                          if(!iMainRst_n)     rResult <= 1’b0 ; //异步复位</div>
<div>
	                          else                      rResult <= nResult ; //时钟同步释放</div>
<div>
	                 end</div>
<p>
	另外在电路设计中，也经常会把异步复位信号先用时钟进行同步，然后再使用。这里使用时钟将外部输入的异步复位信号寄存一个节拍后，再送到触发器。异步复位端口的设计方法的另一个好处在于，做STA（静态时序分析）分析时，时序工具会自动检查同步后的异步复位信号和时钟的到达（Recovery）/撤销（Removal）时间关系，如果因布线造成的skew导致该到达/撤销时间不能满足，STA工具会上报该路径，帮助设计者进一步分析问题，如图所示：</p>
<p>
	 </p>
<div>
	<img alt="3.jpg" border="0" height="167" src="https://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/attachments/201205/8957261757_TIME_1336744784620.jpg" width="327" /></div>
<p>
	其RTL实现代码为：</p>
<p>
	 </p>
<div>
	             always @(posedge iMainClk) begin</div>
<div>
	                   rRst_n <= Rst_n ;</div>
<div>
	              end</div>
<div>
	 </div>
<div>
	             always @(posedge iMainClk or negedge rRst_n) begin</div>
<div>
	                   if(!rRst_n)    </div>
<div>
	                         //复位逻辑；</div>
<div>
	                  else</div>
<div>
	                         //同步时序;</div>
<div>
	             end</div>
<div>
	 </div>
<p>
	 </p>

数字电路