對(duì)于從FPGA外部進(jìn)來(lái)的信號(hào)，我們通常采用“異步復(fù)位同步釋放的策略”，具體電路如下圖所示。圖中src_arst是輸入異步復(fù)位信號(hào)，dest_arst是同步釋放的異步復(fù)位信號(hào)，其后負(fù)載為需要異步復(fù)位的觸發(fā)器。

從時(shí)序關(guān)系的角度來(lái)看，結(jié)合如下仿真波形，異步復(fù)位信號(hào)在藍(lán)色標(biāo)記的時(shí)鐘上升沿被釋放，所有觸發(fā)器將在紅色邊沿開(kāi)始輸出D端口數(shù)據(jù)。

問(wèn)題是如果后續(xù)觸發(fā)器公眾在不同的時(shí)鐘頻率下，這種方式是否仍能確保所有觸發(fā)器的異步復(fù)位信號(hào)在同一個(gè)時(shí)鐘上升沿被釋放？為便于說(shuō)明，我們假定設(shè)計(jì)中有兩個(gè)時(shí)鐘，分別為100MHz和200MHz，均有同一個(gè)MMCM/PLL生成，即二者是同步時(shí)鐘（同相不同頻）。

第一種情況：同步器工作在100MHz時(shí)鐘的上升沿

在這種情況下，假定異步復(fù)位在標(biāo)記（1）被釋放，那么200M時(shí)鐘域下的觸發(fā)器將在標(biāo)記（3）開(kāi)始輸出D端數(shù)據(jù)，而100M時(shí)鐘域下的觸發(fā)器則要在標(biāo)記（5）開(kāi)始輸出D端數(shù)據(jù)，顯然，兩者并沒(méi)有在同一個(gè)時(shí)鐘沿下開(kāi)始工作。

第二種情況：同步器工作在200MHz時(shí)鐘的上升沿

在這種情況下，如果異步復(fù)位是在標(biāo)記（3）釋放，那么100M時(shí)鐘域下的觸發(fā)器和200M時(shí)鐘域下的觸發(fā)器都將在標(biāo)記（5）結(jié)束復(fù)位，開(kāi)始輸出D端口數(shù)據(jù)。

但是，如果復(fù)位是在標(biāo)記（1）釋放，如下圖所示，100M時(shí)鐘域下的觸發(fā)器將在標(biāo)記（5）輸出D端口數(shù)據(jù)，而200M時(shí)鐘域下的觸發(fā)器將在標(biāo)記（3）輸出D端口數(shù)據(jù)。

第三種情況：同步器工作在100MHz時(shí)鐘的下降沿

在這種情況下，同步器工作在100MHz時(shí)鐘的下降沿，但后續(xù)觸發(fā)器仍工作在時(shí)鐘的上升沿。如下圖所示。異步復(fù)位在標(biāo)記（3）釋放，那么100M時(shí)鐘域下的觸發(fā)器將在標(biāo)記（5）開(kāi)始輸出D端口數(shù)據(jù)，200M時(shí)鐘域下的觸發(fā)器也在此刻輸出D端口數(shù)據(jù)，故兩者可以在同一個(gè)時(shí)刻開(kāi)始釋放復(fù)位正常工作。

如果兩個(gè)時(shí)鐘是異步時(shí)鐘，都要使用外部提供的同一個(gè)復(fù)位信號(hào)，這時(shí)無(wú)法做到這兩個(gè)時(shí)鐘域下的觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)復(fù)位信號(hào)同步釋放。這是因?yàn)檫@兩個(gè)時(shí)鐘之間沒(méi)有明確的相位關(guān)系，這就造成同步器引發(fā)的延遲差是不確定的。這種情況下，我們需要對(duì)每個(gè)時(shí)鐘域添加同步器，生成各自時(shí)鐘域下的復(fù)位信號(hào)，如下圖所示。

審核編輯：劉清