多位寬數(shù)據(jù)通過握手方式跨時(shí)鐘域

對(duì)于多位寬數(shù)據(jù)，我們可以采用握手方式實(shí)現(xiàn)跨時(shí)鐘域操作。該方式可直接使用xpm_cdc_handshake實(shí)現(xiàn)，如下圖所示。xpm_cdc_handshake提供了6個(gè)參數(shù)。

其中DEST_EXT_HSK用于決定握手信號(hào)是內(nèi)部生成還是來自于該模塊的外部；DEST_SYNC_FF決定了目的端控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的級(jí)聯(lián)觸發(fā)器個(gè)數(shù)；INIT_SYNC_FF決定了仿真時(shí)是否使用觸發(fā)器的初始值；SIM_ASSERT_CHK用于判定是否檢查仿真過程中可能的潛在問題；SRC_SYNC_FF決定了源端控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的級(jí)聯(lián)觸發(fā)器個(gè)數(shù)；WIDTH決定了傳輸數(shù)據(jù)的位寬。

假定DEST_EXT_HSK為0（握手信號(hào)由內(nèi)部生成），DEST_SYNC_FF和SRC_SYNC_FF均為2，WIDTH為4，綜合后的電路結(jié)果如下圖所示?？梢钥吹皆O(shè)計(jì)使用了xpm_cdc_single，用于實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)src_send的跨時(shí)鐘域操作，這也就意味著src_send為高有效時(shí)要確?？梢员唤邮斩藭r(shí)鐘穩(wěn)定地采樣到至少兩次。

同時(shí)也不難理解SRC_SYNC_FF決定了src_send從發(fā)送時(shí)鐘域到接收時(shí)鐘域所需的級(jí)聯(lián)觸發(fā)器個(gè)數(shù)。下面第二張圖片就顯示了SRC_SYNC_FF為4時(shí)的電路。下面第三章圖顯示了DEST_SYNC_FF為4時(shí)的電路。

我們單獨(dú)把控制信號(hào)src_send提取出來，看看src_send是如何從發(fā)送時(shí)鐘域到接收時(shí)鐘域然后又回到發(fā)送時(shí)鐘域生成src_rcv信號(hào)，如下圖所示。圖中淡紫色為接收時(shí)鐘，淺藍(lán)色為發(fā)送時(shí)鐘，src_send從輸入到最終產(chǎn)生src_rcv信號(hào)共經(jīng)歷了6個(gè)觸發(fā)器，兩次跨時(shí)鐘域操作。src_send為高時(shí)，表明發(fā)送端有待發(fā)送數(shù)據(jù)，src_rcv為高時(shí)表明接收端已接收到數(shù)據(jù)，意味著跨時(shí)鐘域操作完成。

從約束層面看，該模塊使用了set_false_path，set_max_delay和set_bus_skew三種約束，如下圖所示。但其實(shí)set_max_delay和set_bus_skew的延遲值都很大，所以可以認(rèn)為與set_max_delay等效。

從仿真角度看，我們先看從慢時(shí)鐘域到快時(shí)鐘域，如下圖所示。這里需要注意的是dest_req輸出脈寬為一個(gè)接收時(shí)鐘域脈寬，故該信號(hào)可用于最終數(shù)據(jù)（跨時(shí)鐘域之后）的有效標(biāo)記信號(hào)。

同樣，該模塊也支持從快時(shí)鐘域到慢時(shí)鐘域的跨時(shí)鐘域的操作，如下圖所示。

既然是握手方式，那么就意味著每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，就要發(fā)送一個(gè)與之同步的有效標(biāo)記信號(hào)（src_send），當(dāng)接收端接收到該信號(hào)時(shí)，開始處理，接收完畢發(fā)送src_rcv給發(fā)送端，表明數(shù)據(jù)被接收到。這樣看來，握手方式因?yàn)椤拔帐帧钡拇嬖诙荒苓B續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，如下圖所示，可以看到連續(xù)發(fā)送造成數(shù)據(jù)丟失。

從綜合后的仿真來看，進(jìn)一步理解“握手”，如下圖所示，我們將數(shù)據(jù)路徑上發(fā)送端和接收端觸發(fā)器的使能信號(hào)添加到波形窗口里。其中p_0_in為發(fā)送端使能信號(hào)，對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)為src_hsdata_ff，dest_hsdata_en為接收端使能信號(hào)。

如果參數(shù)DEST_EXT_HSK為1，表明外部提供接收應(yīng)答信號(hào)，綜合結(jié)果如下圖所示。圖中藍(lán)色高亮為信號(hào)dest_ack，該信號(hào)經(jīng)跨時(shí)鐘域處理輸出src_rcv給接收端，這正是與內(nèi)部產(chǎn)生握手信號(hào)電路的區(qū)別。

綜上所述，可以看到“握手”方式需要發(fā)送端和接收端通過握手信號(hào)src_send和src_rcv或dest_ack來表明發(fā)送端有數(shù)據(jù)等待發(fā)送或接收端已接收到數(shù)據(jù)，“握手”一來一回就意味著發(fā)送端不能每個(gè)時(shí)鐘周期都發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)率必然低于時(shí)鐘頻率。同時(shí)，握手方式也無法對(duì)待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。好處是這種方式僅僅消耗觸發(fā)器和查找表資源，資源用量比較少，電路比較簡(jiǎn)單。

審核編輯：劉清