所有的單比特信號(hào)跨時(shí)鐘域都可以用敲兩級(jí)DFF的辦法處理嗎？

用敲兩級(jí)DFF的辦法（兩級(jí)DFF同步器）可以實(shí)現(xiàn)單比特信號(hào)跨時(shí)鐘域處理。但你或許會(huì)有疑問，是所有的單比特信號(hào)跨時(shí)鐘域都可以這么處理嗎？

NO！兩級(jí)DFF同步器，是對(duì)信號(hào)有一定的要求的。

想象一下，如果頻率較高的時(shí)鐘域A中的信號(hào)D1 要傳到頻率較低的時(shí)鐘域B，但是D1只有一個(gè)時(shí)鐘脈沖寬度（1T），clkb 就有幾率采不到D1了，如圖1。

圖1 快時(shí)鐘域信號(hào)傳遞到慢時(shí)鐘域

因此只有當(dāng)D1 在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)為1或0，確保一定可以被clkb采樣到，才能用兩級(jí)DFF同步器處理。

如果信號(hào)D1 只有1T或幾個(gè)T的脈寬，又需要傳到時(shí)鐘頻率較低甚至或快或慢不確定的時(shí)鐘域B，這種情況該怎么如何處理呢？

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握手協(xié)議(handshake)異步信號(hào)處理是一種常見的異步信號(hào)處理方法。常見的握手協(xié)議異步信號(hào)處理行為波形圖大致如下圖2：

圖2 一種handshake電路波形

信號(hào)d_in 所處時(shí)鐘域是clk_in,且d_in只有1T 的寬度，想要傳送到clk_out 時(shí)鐘域(clk_out 跟clk_in不相關(guān))。

因?yàn)閏lk_out 和 clk_in相位關(guān)系不確定，時(shí)鐘周期大小關(guān)系不確定，無(wú)法保證一定能采樣到d_in。

因此需要把d_in展寬，產(chǎn)生d_req 信號(hào)；

d_req 信號(hào)一直拉高，經(jīng)過clk_out時(shí)鐘域兩級(jí)DFF 同步器后，得到d_reg_sync；

取d_req_sync 上升沿1T，即可得到傳送到clk_out 時(shí)鐘域的d_out。

此時(shí)，d_in 從clk_in 傳送到clk_out 的任務(wù)就算是結(jié)束了。

但對(duì)于handshake 電路來(lái)說(shuō)，任務(wù)還沒結(jié)束，因?yàn)閐_req 還一直是高電平。

因此，需要把d_req_sync 信號(hào)再用兩級(jí)DFF同步器，傳回clk_in 時(shí)鐘域，得到d_ack信號(hào)；

當(dāng)clk_in 看到d_ack拉高后，就可以把d_req 信號(hào)拉低，到這里一個(gè)handshake電路行為才算是結(jié)束了。

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根據(jù)上面的波形圖，可以看到握手協(xié)議異步信號(hào)處理并不復(fù)雜，但是細(xì)心的朋友應(yīng)該會(huì)注意到，這個(gè)處理方法信號(hào)傳遞的速度相對(duì)較慢。

從圖2 的波形來(lái)看，至少需要3個(gè)clk_in 和2個(gè)clk_out時(shí)鐘周期。根據(jù)不同的應(yīng)用需求，人們會(huì)對(duì)圖2的波形做不同的改造。但萬(wàn)變不離其宗，原理都是一樣的，電路也大同小異。

最后留4個(gè)問題供大家思考，以增進(jìn)對(duì)handshake電路的理解：

1. 圖2中的d_req的邏輯怎么實(shí)現(xiàn)？
2. 圖2中的d_out的邏輯怎么實(shí)現(xiàn)？
3. 假設(shè)時(shí)鐘域clka比clkb 頻率高，如果輸入信號(hào)的兩個(gè)相鄰脈沖D0和D1非常較近，如下圖所示，如果使用握手協(xié)議處理，會(huì)發(fā)生怎樣的事情？

4.問題3里面，如果要確保D1數(shù)據(jù)一定要被能傳送到clkb，電路該如何實(shí)現(xiàn)？