基于FPGA的跨时钟域信号处理——专用握手信号_第1页
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文档简介

1、基于fpga的跨时钟域信号处理专用握手信号 在规律设计领域，只涉及单个时钟域的设计并不多。尤其对于一些复杂的应用，往往需要和多个时钟域的信号举行通信。异步时钟域所涉及的两个时钟之间可能存在相位差，也可能没有任何频率关系，即通常所说的不同频不同相。 图1是一个跨时钟域的异步通信实例，发送域和接收域的时钟分离是clk_a和clk_b。这两个时钟频率不同，并且存在一定的相位差。对于接收时钟域而言，来自发送时钟域的信号data_a2b有可能在任何时刻变幻。图1 跨时钟域通信对于上述的异步时钟域通信，设计者需要做特别的处理以确保数据牢靠的传输。因为两个异步时钟域的频率关系不确定，触发器之间的建立时光和保

2、持时光要求也无法得到保证。假如浮现建立时光或者保持时光违规，接收域将会采样处处于亚稳态数据，那么后果可想而知。如何有效的举行跨时钟域的信号传输呢?最基本的思想是同步，在这个基础上设计者可以利用各种协议商定举行通信。单向控制信号检测方式(前面提到过的脉冲信号检测办法，这里为了和握手方式相区分，所以如此称呼)、握手协议的方式或者借助存储器的方式都是比较常用的处理手段。本文将重点介绍握手方式举行异步时钟域的通信。图2是一个基本的握手通信方式。所谓握手，意即通信双方用法了专用控制信号举行状态指示。这个控制信号既有发送域给接收域的，也有接收域给发送域的，有别于前面的单向控制信号检测方式。图2 握手通信原

3、理用法握手协议方式处理跨时钟域数据传输，只需要对双方的握手信号(req和ack)分离用法脉冲检测办法举行同步。在详细实现中，假设req、ack、data在初始化时都处于无效状态，发送域先把数据放入总线，随后发送有效的req信号给接收域。接收域在检测到有效的req信号后锁存数据总线，然后回送一个有效的ack信号表示读取完成应答。发送域在检测到有效ack信号后撤销当前的req信号，接收域在检测到req撤销后也相应撤销ack信号，此时完成一次正常握手通信。此后，发送域可以继续开头下一次握手通信，如此循环。该方式能够使接收到的数据稳定牢靠，有效的避开了亚稳态的浮现，但控制信号握手检测会消耗通信双方较多

4、的时光。以上所述的通信流程3所示。图3 握手通信流程下面通过一个容易的工程代码及其测试进一步加深大家对基本握手协议的熟悉。module handshack(clk,rst_n,req,datain,ack,dataout);input clk; /50mhz系统时钟input rst_n; /低电平复位信号input req; /哀求信号，高电平有效input7:0 datain; /输入数据output ack; /应答信号，高电平有效output7:0 dataout;/输出数据，主要用于观看是否和输入全都/-/req升高沿检测reg reqr1,reqr2,reqr3;always (posedge c

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