無論同步還是異步復(fù)位，在對觸發(fā)器時序進行分析的時候，都要考慮復(fù)位端與時鐘的相位關(guān)系。
對于同步復(fù)位，復(fù)位信號可以理解為一個普通的數(shù)據(jù)信號，它只有在時鐘的跳變沿才會其作用，一般只要復(fù)位信號持續(xù)時間大于一個時鐘周期，就可以保證正確復(fù)位。
對于異步復(fù)位，復(fù)位可以在任何時候發(fā)生，表面上看跟時鐘沒有關(guān)系，但真實情況是異步復(fù)位也需考慮時鐘跳變沿，因為時鐘沿變化和異步復(fù)位都可以引起Q端數(shù)據(jù)變化，如果異步復(fù)位信號跟時鐘在一定時間間隔內(nèi)發(fā)生變化，Q值將無法確定，即亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象。這個時候既是異步復(fù)位信號持續(xù)時間再長都沒有辦法，因為不定態(tài)已經(jīng)傳遞下去。
一下資料來自網(wǎng)絡(luò)-冰凌霄注
1.
一、特點：
同步復(fù)位：顧名思義，同步復(fù)位就是指復(fù)位信號只有在時鐘上升沿到來時，才能有效。否則，無法完成對系統(tǒng)的復(fù)位工作。用Verilog描述如下：
always @ (posedge clk) begin
if (!Rst_n)
...
end
異步復(fù)位：它是指無論時鐘沿是否到來，只要復(fù)位信號有效，就對系統(tǒng)進行復(fù)位。用Verilog描述如下：
always @ (posedge clk or negedge Rst_n) begin
if (!Rst_n)
...
end
二、各自的優(yōu)缺點：
1、總的來說，同步復(fù)位的優(yōu)點大概有3條：
a、有利于仿真器的仿真。
b、可以使所設(shè)計的系統(tǒng)成為100%的同步時序電路，這便大大有利于時序分析，而且綜合出來的fmax一般較高。
c、因為他只有在時鐘有效電平到來時才有效，所以可以濾除高于時鐘頻率的毛刺。他的缺點也有不少，主要有以下幾條：
a、復(fù)位信號的有效時長必須大于時鐘周期，才能真正被系統(tǒng)識別并完成復(fù)位任務(wù)。同時還要考慮，諸如：clk skew,組合邏輯路徑延時,復(fù)位延時等因素。
b、由于大多數(shù)的邏輯器件的目標(biāo)庫內(nèi)的DFF都只有異步復(fù)位端口，所以，倘若采用同步復(fù)位的話，綜合器就會在寄存器的數(shù)據(jù)輸入端口插入組合邏輯，這樣就會耗費較多的邏輯資源。
2、對于異步復(fù)位來說，他的優(yōu)點也有三條，都是相對應(yīng)的
a、大多數(shù)目標(biāo)器件庫的dff都有異步復(fù)位端口，因此采用異步復(fù)位可以節(jié)省資源。
b、設(shè)計相對簡單。
c、異步復(fù)位信號識別方便，而且可以很方便的使用FPGA的全局復(fù)位端口GSR。
缺點：
a、在復(fù)位信號釋放(release)的時候容易出現(xiàn)問題。具體就是說：倘若復(fù)位釋放時恰恰在時鐘有效沿附近，就很容易使寄存器輸出出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)，從而導(dǎo)致亞穩(wěn)態(tài)。
b、復(fù)位信號容易受到毛刺的影響。
三、總結(jié)：
所以說，一般都推薦使用異步復(fù)位，同步釋放的方式，而且復(fù)位信號低電平有效。這樣就可以兩全其美了。
2：推薦的復(fù)位方式
所謂推薦的復(fù)位方式就是上文中所說的：“異步復(fù)位，同步釋放”。這就結(jié)合了雙方面的優(yōu)點，很好的克服了異步復(fù)位的缺點（因為異步復(fù)位的問題主要出現(xiàn)在復(fù)位信號釋放的時候，具體原因可見上文）。
其實做起來也并不難，我推薦一種我經(jīng)常使用的方式吧：那就是在異步復(fù)位鍵后加上一個所謂的“reset synchronizer”,這樣就可以使異步復(fù)位信號同步化，然后，再用經(jīng)過處理的復(fù)位信號去作用系統(tǒng)，就可以保證比較穩(wěn)定了。reset sychronizer的Verilog代碼如下：
module Reset_Synchronizer
(output reg rst_n,
input clk, asyncrst_n);
reg rff1;
always @ (posedge clk , negedge asyncrst_n) begin
if (!asyncrst_n) {rst_n,rff1} <= 2'b0;
else {rst_n,rff1} <= {rff1,1'b1};
end
endmodule
大家可以看到，這就是一個dff，異步復(fù)位信號直接接在它的異步復(fù)位端口上（低電平有效），然后數(shù)據(jù)輸入端rff1一直為高電平‘1’。倘若異步復(fù)位信號有效的話，觸發(fā)器就會復(fù)位，輸出為低，從而復(fù)位后繼系統(tǒng)。但是，又由于這屬于時鐘沿觸發(fā)，當(dāng)復(fù)位信號釋放時，觸發(fā)器的輸出要延遲一個時鐘周期才能恢復(fù)成‘1’，因此使得復(fù)位信號的釋放與時鐘沿同步化。 此外，還有一種方法更為直接，就是直接在異步復(fù)位信號后加一個D觸發(fā)器，然后用D觸發(fā)器的輸出作為后級系統(tǒng)的復(fù)位信號，也能達到相同的效果。這里就不多說了。
3：多時鐘系統(tǒng)中復(fù)位的處理方法）
這是一個很實際的問題，因為在較大型的系統(tǒng)中，一個時鐘驅(qū)動信號顯然不能滿足要求，一定會根據(jù)系統(tǒng)的要求用多個同源時鐘（當(dāng)然也可以是非同源了）去驅(qū)動系統(tǒng)的不同部分。那么在這樣的多時鐘系統(tǒng)中，復(fù)位鍵怎么設(shè)置？它的穩(wěn)定與否直接關(guān)系到了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此要格外注意（在我看來，復(fù)位信號在同步時序系統(tǒng)中的地位和時鐘信號一樣重要）。下面就說一下具體的處理方法，當(dāng)然所遵循的原則就仍應(yīng)該是上文的“異步復(fù)位，同步釋放”：
1.non-coordinated reset removal：顧名思義，就是同一個系統(tǒng)中的多個同源時鐘域的復(fù)位信號，由彼此獨立的“reset synchronizer”驅(qū)動。當(dāng)異步復(fù)位信號有效時，各時鐘域同時復(fù)位，但是復(fù)位釋放的時間由各自的驅(qū)動時鐘決定，也是就說：時鐘快的先釋放，時鐘慢的后釋放，但是各復(fù)位信號之間沒有先后關(guān)系。
2.sequence coordinated reset removal:這是相對于上述方式來說的，也就是說各時鐘域的復(fù)位信號彼此相關(guān)，各個部分系統(tǒng)雖然也同時復(fù)位，但是卻分級釋放。而分級的順序可由各個“reset synchronizer”的級聯(lián)方式?jīng)Q定�？梢韵葟�(fù)位前級，再復(fù)位后級，也可以反過來。反正方式很靈活，需要根據(jù)實際需要而定。由于圖片上傳問題，我只能用程序表示了，大家湊或看吧，哈哈
例子：三級復(fù)位系統(tǒng),系統(tǒng)中的時鐘分別為1M,2M,11M:
第一級Reset_Sychronizer程序:
module Reset_Synchronizer
(output reg rst_n,
input clk, asyncrst_n);
reg rff1;
always @ (posedge clk , negedge asyncrst_n)
begin
if (!asyncrst_n) {rst_n,rff1} <= 2'b0;
else {rst_n,rff1} <= {rff1,1'b1};
end
endmodule
第2，3級的Reset_Sychronizer程序：
module Reset_Synchronizer2
(output reg rst_n,
input clk, asyncrst_n,d);
reg rff1;
always @ (posedge clk , negedge asyncrst_n) begin
if (!asyncrst_n) {rst_n,rff1} <= 2'b0;
else {rst_n,rff1} <= {rff1,d};
end
endmodule
頂層模塊的源程序：
include "Reset_Synchronizer.v"
include "Reset_Synchronizer2.v"
module AsynRstTree_Trans
( input Clk1M,Clk2M,Clk11M,SysRst_n,
output SysRst1M_n,SysRst2M_n,SysRst11M_n
);
Reset_Synchronizer Rst1M(.clk(Clk1M),. asyncrst_n(SysRst_n),.rst_n(SysRst1M_n));
Reset_Synchronizer2Rst2M(.clk(Clk2M),.d(SysRst1M_n),. asyncrst_n(SysRst_n),.rst_n(SysRst2M_n));
Reset_Synchronizer2Rst11M(.clk(Clk11M),.d(SysRst2M_n),. asyncrst_n(SysRst_n),.rst_n(SysRst11M_n));
endmodule |
