握手信号方法_跨时钟域数据信号传输

目录

1 介绍

2 握手步骤

3 握手信号的要求

4 握手信号的缺点

5 代码实现

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1 介绍

使用握信号是最古老的跨时钟域传递数据信号的方式

 将双时钟域分为两个独立系统

2 握手步骤

1 发送器发送xreq信号，表示有效数据已经发送

2 把xreq同步到接收器的时钟域yclk上

3 接收器识别到xreq的同步的信号yreq2后，锁存数据总线上的信号

4 接收器发出yack，表示接受了数据

5 发送器在识别同步的xack2后，将下一个数据放到数据总线上

时序图如图

 安全的将一个数据发送到接收器需要5个时钟周期

3 握手信号的要求

数据在发送时钟域至少稳定两个时钟上升沿

请求xreq信号的宽度应该超过两个上升沿时钟，否则从高到低时钟传递可能无法捕捉到该信号。

4 握手信号的缺点

传输单个数据的延迟比使用FIFO传输相同的数据延迟要大的多。

5 代码实现

module handshack(
	input yclk,   
	input yrst_n,
	input xreq,    //请求信号，高电平有效
	input[7:0] datain, 
	output yack,   //应答信号，高电平有效
	output[7:0] dataout
);
 
//req上升沿检测
reg  yreq1, yreq2，yreq3;
always @(posedge yclk or negedge yrst_n)
	if(!rst_n) begin
		reqr1 <= 1'b0;
		reqr2 <= 1'b0;
		reqr3 <= 1'b0;
	end
	else begin
        //将xreq跨时钟到yclk，并进行同步
		yreq1 <= xreq;
		yreq2 <= yreq1;
        yreq3 <= yreq2;
	end
//pos_req2比pos_req1延后一个时钟周期，确保数据被稳定锁存
wire  pos_req1 = yreq1 & ~yreq2;  //req上升沿标志位，高有效一个时钟周期
wire  pos_req2 = yreq2 & ~yreq3;  //req上升沿标志位，高有效一个时钟周期
//数据锁存
reg[7:0]  dataout_r;
always @(posedge yclk or negedge rst_n)
	if(!rst_n) 
		dataoutr <= 8'h00;
	else if(pos_req1)   //检测到req有效后锁存输入数据
		dataout_r <= datain;
		
assign dataout = dataoutr;
 
//产生应答信号ack
reg  yack_r;
always @(posedge yclk or negedge rst_n)
	if(!rst_n) 
		yackr <= 1'b0;
	else if(pos_req2)//确保数据被稳定锁存后，发送yack 
		yackr <= 1'b1;
	else if(!req) 
		yack_r <= 1'b0;
		
assign yack = yack_r;
endmodule

参考《硬件架构的艺术》