CDC單bit脈沖跨時鐘域的處理介紹

單bit 脈沖跨時鐘域處理

簡要概述：

在上一篇講了總線全握手跨時鐘處理，本文講述單bit脈沖跨時鐘域的處理為下一篇總線單向握手跨時鐘域處理做準(zhǔn)備。脈沖同步器其實(shí)就是帶邊沿檢測的單bit同步器，基本原理就是把脈沖信號進(jìn)行展寬。

脈沖同步器應(yīng)用場景：

適用單bit脈沖信號跨時鐘域。慢到快，快到慢均可，源脈沖間隔至少要為2個目的時鐘周期，否則會被漏采。當(dāng)然，在慢到快時鐘比率大于2倍以上時也是可以實(shí)時采樣的。

脈沖同步器原理框圖：

脈沖同步器跨時鐘域原理圖如下所示，使用了1個單bit同步器模塊，因?yàn)槊}沖展寬后是電平信號，所以這里采用單bit同步器（寄存器打2拍或者3拍）。這里源脈沖與寄存打拍后的脈沖相或運(yùn)算得到一定寬度的電平信號，電平寬度可由源時鐘和目的時鐘比例得到；展寬信號跨時鐘域后在目的時鐘域下進(jìn)行邊沿檢測得到目的脈沖信號。

注意：在設(shè)計脈沖同步器電路時有一個易錯點(diǎn)，就是少了圖中的紅色橢圓的D觸發(fā)器，這會可能導(dǎo)致脈沖同步器同步失敗。這是因?yàn)槊}沖展寬后信號是組合邏輯直接進(jìn)行了單bit同步器（s2d sync）跨時鐘域處理，而組合邏輯輸出是有毛刺的，這樣單bit同步器可能會采到毛刺導(dǎo)致多采現(xiàn)象。

工具在進(jìn)行時序分析時，只會分析同步路徑，而且完整的時序路徑從源D觸發(fā)器器的CK端到目的D觸發(fā)器的D端。如果少了中間的D觸發(fā)器，則會出現(xiàn)3條紅色箭頭的異步路徑（源脈沖寄存器輸入）,如下圖所示。實(shí)際加上中間的D觸發(fā)器只有一條黃色箭頭的異步路徑才符合預(yù)期。

脈沖同步器仿真測試：

場景1：快到慢， 源時鐘100Mhz 目的時鐘25Mhz，SEL設(shè)置為1展寬，RATIO比例設(shè)置為4(實(shí)際展寬了5倍)。

從上圖可以看出，快到慢脈沖同步時，脈沖間隔至少為2個目的時鐘，才能被正確采樣，否則會被漏采，如圖源脈沖的第3個和4個脈沖由于間隔太近被漏采。

場景2：快到慢，源時鐘100Mhz 目的時鐘12.5Mhz，SEL設(shè)置為1展寬，RATIO比例設(shè)置為8(實(shí)際展寬了9倍)。

從上圖可以看出，快到慢脈沖同步時，脈沖間隔至少為2個目的時鐘，才能被正確采樣，否則會被漏采，如圖發(fā)現(xiàn)第二個脈沖被漏采樣了。細(xì)心的朋友可能會發(fā)現(xiàn)，最后一個是電平脈沖同步器也是會把它當(dāng)做一個脈沖輸出。

場景3：慢到快，源時鐘25Mhz 目的時鐘100Mhz，SEL設(shè)置為0不需要展寬，

從上圖可以看出，慢到快脈沖同步時，該同步器天然也是支持的，只要保證源脈沖能被目的時鐘采到即可，可以視為帶邊沿檢測的單bit同步器(寄存器打兩拍)。

原文標(biāo)題：CDC(二) 單bit 脈沖跨時鐘域處理

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