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【芯片設(shè)計(jì)】異步電路碎碎念(四) 異步邏輯的處理方法

而后一個(gè)順理成章的事情就是練習(xí)寫寫代碼啦。再次匯總下之前提到的異步邏輯同步器結(jié)構(gòu):

1.單比特電平打拍同步器;

2.單比特脈沖打拍同步器;

3.多比特?cái)?shù)據(jù)打拍同步器;

4.多比特電平使能DMUX同步器;

5.多比特脈沖使能握手同步器;

6.異步FIFO;

中異步FIFO已經(jīng)在前面的專欄中詳細(xì)的寫過代碼了,因此就不在這里重復(fù)。這部分涉及到的代碼位于:

【芯片設(shè)計(jì)】FIFO漫談(七)異步FIFO從格雷碼說起


單比特電平打拍同步器

單比特打拍同步器的代碼很簡(jiǎn)單,不過其中有兩點(diǎn)需要注意:

1.可配置性,主要包括打拍級(jí)數(shù)和在源時(shí)鐘域是否需要打拍后輸出;

2.專用同步打拍寄存器,實(shí)際交付的工程中同步器中的打拍寄存器可能會(huì)例化專用的模塊,這是避免被工具優(yōu)化或者做multi-bit,以及在設(shè)置sdc/cdc時(shí)方便統(tǒng)一匹配。

不過因?yàn)槲覀冎皇鞘炙捍a練習(xí),就不考慮專用打拍寄存器的事了。那么基于上述,手撕代碼如下:

module async_1bit_delay #(
  parameter DL = 2,
  parameter FF = 1
)( /*AUTOARG*/
   // Inputs
   i_clk, i_rst_n, i_data, o_clk, o_rst_n, o_data
   );

// ----------------------------------------------------------------
// Interface declare
// ----------------------------------------------------------------
input  i_clk;
input  i_rst_n;
input  i_data;

input  o_clk;
input  o_rst_n;
output o_data;

// ----------------------------------------------------------------
		

// i_clk pipe

// ----------------------------------------------------------------

wire i_data_in; generate if(FF == 0)begin: NO_IN_DFF assign i_data_in = i_data; end //if(FF == 0)begin: NO_IN_DFF else begin: IN_DFF reg i_data_ff; always @(posedge i_clk or negedge i_rst_n) begin if(!i_rst_n) i_data_ff <= 1'b0; else i_data_ff <= i_data; end assign i_data_in = i_data_ff; end //else begin: IN_DFF

endgenerate

// ---------------------------------------------------------------- // o_clk pipe // ---------------------------------------------------------------- reg [DL -1:0]o_data_ff; integer i; always @(posedge o_clk or negedge o_rst_n) begin if(!o_rst_n) begin o_data_ff <= {DL{1'b0}}; end else begin o_data_ff[0] <= i_data_in; for(i=1; i

代碼比較簡(jiǎn)單所以就不仿真了,反正后面還會(huì)反復(fù)調(diào)用這個(gè)模塊的。


單比特脈沖打拍同步器

單比特脈沖打拍,核心的功能點(diǎn)就是脈沖展寬,一般需要覆蓋接收域兩拍時(shí)鐘(或者三沿原則)。

所以就把時(shí)鐘展寬的代碼寫一寫好啦,下面是一種相對(duì)比較簡(jiǎn)單的脈沖拓展方式:

module async_pulse_widen #(
  parameter TIMES = 2
)( /*AUTOARG*/
   // Outputs
   o_data,
   // Inputs
   clk, rst_n, i_data
   );

// ----------------------------------------------------------------
// Interface declare
// ----------------------------------------------------------------
input  clk;
input  rst_n;
input  i_data;
output o_data;

// ----------------------------------------------------------------
// Wire declare
// ----------------------------------------------------------------
localparam TIMES_W = 8;

// ----------------------------------------------------------------
// AUTO declare
// ----------------------------------------------------------------
/*AUTOOUTPUT*/
/*AUTOINPUT*/
/*AUTOWIRE*/

reg  [TIMES_W -1:0]widen_cnt;
wire [TIMES_W -1:0]widen_cnt_d;
wire               widen_cnt_en;

assign widen_cnt_en = (i_data && widen_cnt == {TIMES_W{1'b0}}) ||
                      (widen_cnt == TIMES) ||
                      (widen_cnt != {TIMES_W{1'b0}}) ;

assign widen_cnt_d  = (i_data && widen_cnt == {TIMES_W{1'b0}}) ? widen_cnt + 1'b1 :
                      (widen_cnt == TIMES)                   ? 1'b0 :
                                                               widen_cnt + 1'b1;


always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
  if(!rst_n) begin
    widen_cnt <= {TIMES_W{1'b0}}; end else if(widen_cnt_en) begin widen_cnt <= widen_cnt_d; end end assign o_data = (widen_cnt != {TIMES_W{1'b0}}); endmodule // Local Variables: // verilog-auto-inst-param-value:t // verilog-library-directories:(".") // verilog-library-extensions:(".v") // End:

這里面的TIMES就是要展寬的倍數(shù),這個(gè)代碼的展寬結(jié)果輸出是在脈沖使能的下一拍開始的,如展寬5倍:

同時(shí)如果在展寬過程中有下一個(gè)脈沖到達(dá),那么是不響應(yīng)的:


多比特?cái)?shù)據(jù)打拍同步器

如果多比特?cái)?shù)據(jù)沒有使能信號(hào),也就是說不關(guān)心正確數(shù)值同步過去的時(shí)間,只要同步過去就行,或者格雷碼跨異步這種場(chǎng)景,那么可以選擇多比特?cái)?shù)據(jù)打拍同步器。多比特?cái)?shù)據(jù)打拍同步器只需要例化若干單比特打拍同步器就可以了:

module async_nbit_delay #(
  parameter DL = 2,
  parameter WD = 1,
  parameter FF = 1
)( /*AUTOARG*/
   // Outputs
   o_data,
   // Inputs
   i_clk, i_rst_n, i_data, o_clk, o_rst_n
   );

// ----------------------------------------------------------------
// Interface declare
// ----------------------------------------------------------------
input          i_clk;
input          i_rst_n;
input [WD -1:0]i_data;

input          o_clk;
input          o_rst_n;
output[WD -1:0]o_data;

genvar i;
generate
  for(i=0; i
		


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