CDC个人总结

 

 

亚稳态

 

 

CDC问题，什么是异步信号，什么是跨时钟域？

 

 

 

 

CDC会遇到的问题：

 

 

 

亚稳态的解决方法：两级触发器，Double FF。（这里指的是对单信号的处理方法，消除了亚稳态的传播，但不确保传输信号是否真确）

经过两级触发器，C端的输出基本是稳定的，但是它的输出值不一定真确，可以是稳定的1也可能是稳定的0，它只能保证亚稳态不会继续传播下去，是一个稳定的状态，但是输出值是否真确需要我们自己去判断。

 

数据收敛问题：1.格雷码，2.握手协议，3.FIFO

握手协议解决信号收敛问题：实质就是，将多个信号的跨时域问题转变为单个信号的跨时域问题，因为数据信号在期间保持不变，所以数据信号的传输时，不会出现亚稳态。（格雷码解决数据收敛的问题，可以参考格雷码在FIFO上同步地址的使用。）

 

 

使用FIFO来解决跨时域问题（参考ICleaner的博客）

 

 

 

数据丢失的问题：即从快时钟域像慢时钟域传输

                             1.将快时钟域的信号延时（加几个触发器就可以将时间延长多少倍）

                            2.脉冲信号触发电路（通过一个触发器和一个异或门实现了一个周期宽度的脉冲信号）（它的问题是，快时域的信号变化快时，比如出现两次01变换，慢时域可能会将其接受成一个宽两个周期的信号。）

                           3.短脉冲捕捉电路（最后输出的是两个周期宽度的一个脉冲，将其变为一个周期宽度的脉冲就是加一个触发器和一个与门）（使用三个慢时钟域的触发器，其中第一个触发器输入端始终接高电平，通过捕捉短脉冲信号的上升沿来实现跨时域传输）

方法2和方法3其实机理一样，都是来一次短脉冲上升沿，就可以第一触发器输出状态改变

无论开始状态A是高还是低，都可以通过异或门实现一个脉冲信号输出。

 

来一次脉冲信号上升沿，A就会改变一次，之后由于触发器和异或门，就可以采到一个脉冲信号

通过捕获短脉冲信号的上升沿来实现脉冲输出

 

多扇出问题：同步后再进行多扇出，至少保证多个扇出是一样的信号。信号遇到亚稳态后是否真确没办法保证，只是保证了多个扇出信号状态相同。

 

 

 

 

异步复位问题；复位信号没有一个固定的时钟，但对于这些触发器来说就是一个异步信号，满足恢复时间和移除时间，就不会出现亚稳态问题。

如果不满足就需要异步复位信号同步电路来解决亚稳态问题：最后o_reset信号和clk—b时钟是同时钟的，在之后的使用中不会有亚稳态问题，但是有个问题是，在同步的过程中，可能会因为两级触发器同步时出现信号不准确的问题。

 

异步复位信号的释放，相当于输入信号由0变为1，在clk上升沿附近容易出现亚稳态（只有异步信号复位才会考虑亚稳态，异步信号变为零就直接将输出变为零不用管时钟，因为是异步信号。异步复位的时候可能会出现输入由0变1，且在时钟上升沿附件，就可能出现亚稳态）

异步信号同步释放：由于异步复位释放的时候，前一级为0，所以不会出现亚稳态

 移除时间的问题：第一次reset由0变为1，由于B为零，所以reset信号移除之后C依旧输出0，不会出现亚稳态，成功实现了异步的释放（B信号由于RESET变为1的时候，输入为高有可能出现亚稳态，但是，这个时候F2和F3就像两级触发器一样可以消除这个亚稳态）

由于异步复位释放的时候，前一级为0，所以不会出现亚稳态