《硬件架构的艺术》学习笔记(2.1)---同步设计技术
发布日期:2021-05-06 19:13:40 浏览次数:18 分类:精选文章

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在同步设计中,单个主时钟和单个主置位/复位信号驱动所有时序器件。然而,在RTL代码编写过程中,往往忽略了实际硬件实现中的组合延迟问题。要写出结构良好且可综合的RTL代码,需注意潜在的组合逻辑延迟。

避免使用行波计数器

当触发器的输出驱动另一个触发器的时钟输入端时,由于第一个触发器时钟到Q的延迟,可能导致第二个触发器的时钟输入出现偏移。这种情况会在连接多个触发器时加剧延迟。对于简单的四分频电路,通常采用两个二分频电路的级联方式。更好的方法是使用计数器或序列发生器方式。

避免门控时钟

时钟线上的门控单元会导致时钟偏移,引入尖峰脉冲,影响触发器的稳定性。为了避免这种情况,需采用专门的硬件架构进行门控时钟的实现。

触发器驱动异步复位端

第二级触发器的输出不仅受时钟边沿的影响,还可能与复位信号产生竞争关系。这种竞争可能导致逻辑错误,需谨慎处理。

避免组合环路

在设计中,需避免组合环路。可以通过引入触发器或寄存器打断直接通路,或将寄存器的输出通过组合逻辑控制寄存器的异步输入端。

避免异步脉冲产生器

设计中通常需要基于事件产生脉冲。推荐使用同步脉冲产生器,确保脉冲宽度固定为时钟周期长度。如需检测边沿,可在反相器位置进行调整。

通过以上优化,可以有效减少组合延迟问题,提升设计的稳定性和可靠性。

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