FPGA异步信号寄存器打拍_fpga 如何打一拍

寄存器打拍

对于异步信号的处理，一般要进行寄存器打拍以防止亚稳态的产生。通常可以打一拍、两拍或者三拍。打一拍就是指将信号延时一个时钟周期，打n拍就是延迟n个时钟周期。

当同一个时钟域的信号由于各种延时导致不能满足时序要求时，可以进行打一拍的操作。异步信号也可以进行打一拍的操作，关于打一拍的具体规则如下：

1.全局时钟的跳变沿最可靠。
2.来自异步时钟域的输入需要寄存一次以同步化，再寄存一次以减少亚稳态带来的影响。
3.不需要用到跳变沿的来自同一时钟域的输入，没有必要对信号进行寄存。
4.需要用到跳变沿的来自同一时钟域的输入，寄存一次即可。
5.需要用到跳变沿的来自不同时钟域的输入，需要用到3个触发器，前两个用以同步，第3个触发器的输出和第2个的输出经过逻辑门来判断跳变沿。

当要处理跨时钟域的问题，就要对信号进行打多拍的操作。有一个衡量电器产品可靠性的指标，叫做平均故障间隔时间，简称MTBF，它反映了产品的时间质量，是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。具体来说，是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔。由下面的公式可以证明，当对异步信号进行打两拍操作后，可以将两次亚稳态发生的时间间隔控制在100年以上，几乎可以认定在器件的使用寿命中不会出现亚稳态。

除了一拍和两拍，常见的操作还有打三拍，打三拍也是为了处理跨时钟域的问题，打三拍可以判断上升沿或者下降沿。如下图所示的打三拍操作，通过判断当rx2为低电平为rx2_reg为高电平时，证明出现了下降沿，上升沿的判断类似。

 Verilog代码

//信号打拍
always @(posedge clk) begin
	{rx2_reg,rx2,rx1} <= {rx2,rx1,rx};
end

可以利用拼接进行打拍操作，上面代码是打三拍的，两拍与一拍类似。