Verilog HDL 同步复位和异步复位（转）1、同步复位2、异步复位3、同步/异步复位对比4、异步复位同步释放

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我是靠谱客的博主畅快信封，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Verilog HDL 同步复位和异步复位（转）1、同步复位2、异步复位3、同步/异步复位对比4、异步复位同步释放，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

1、同步复位

2、异步复位

3、同步/异步复位对比

4、异步复位同步释放

4.1、异步复位同步释放原理

在实际的工程中选择复位策略之前必须考虑许多设计方面的问题，如使用同步复位或者异步复位或者异步复位同步释放(Asynchronous Reset Synchronous Release或者Synchronized Asynchronous Reset)，以及是否每一个触发器都需要进行复位。复位的基本目的是使器件进入到可以稳定工作的确定状态，这避免了器件在上电后进入到随机状态导致跑飞了。在实际设计过程中，设计者必须选择最适合于设计本身的复位方式。

1、同步复位

同步复位就是指复位信号只有在时钟上升沿到来时，才能有效。同步复位RTL代码：

always @(posedge clk)
    begin
        if(!rst) dout<=0;
    else dout<=din;
end

该代码综合出来的硬件电路如下图所示：

同步电路也会发生亚稳态，只是几率小于异步复位电路。

当输入端Din为高电平，而且复位信号的撤销时间在clk的Tsu和Th内时候，亚稳态就随之产生了。如图时序所示，当复位撤销时间在clk的Tsu和Th内，输入数据为“1”，通过和输入数据相与后的数据也在clk的Tsu和Th内，因此，势必会造成类似异步信号采集的亚稳态情况；

2、异步复位

异步复位是指无论时钟沿是否到来，只要复位信号有效，就对系统进行复位。异步复位RTL代码：

always @(posedge clk or negedge rst_n)
begin
    if(!rst_n) a <= 1’b0;
    else a <= b;
end

该代码综合出来的硬件电路如下图所示：

如果rst信号的撤销在Trecovery和Tremoval之内，那势必会产生亚稳态。输出会在时钟边沿的Tc2q时间之后产生振荡，在Tmet时间之后稳定在某个电平上，而Tmet时间就是决断时间，这样的话就会造成复位失败。整个过程如下图所示：

3、同步/异步复位对比

同步复位的优点：

一般能够确保电路是百分之百同步的。
确保复位只发生在有效时钟沿，可以作为过滤掉毛刺的手段。

同步复位的缺点：

复位信号的有效时长必须大于时钟周期，才能真正被系统识别并完成复位。同时还要考虑如：时钟偏移、组合逻辑路径延时、复位延时等因素。
由于大多数的厂商目标库内的触发器都只有异步复位端口，采用同步复位的话，就会耗费较多的逻辑资源。

异步复位优点：

异步复位信号识别方便，而且可以很方便的使用全局复位。
由于大多数的厂商目标库内的触发器都有异步复位端口，可以节约逻辑资源。

异步复位缺点：

复位信号容易受到毛刺的影响。
复位结束时刻恰在亚稳态窗口内时，无法决定现在的复位状态是1还是0，会导致亚稳态。

4、异步复位同步释放

使用异步复位同步释放就可以消除上述缺点。所谓异步复位，同步释放就是在复位信号到来的时候不受时钟信号的同步，而是在复位信号释放的时候受到时钟信号的同步。

一般来说，同步系统，都使用异步复位。这是因为同步复位的电路实现，比异步复位的电路实现，要浪费更多电路资源。
未在本模块时钟域做过“异步复位，同步释放”处理的复位信号，提供给本模块做异步复位使用时，都需要做“异步复位，同步释放”处理。常见于系统内两部件不在同一时钟域的情况下。

工程实践中，确实见过由于未做异步复位的同步处理，而出现大概率系统死机现象（复位的作用域是很大的）

4.1、异步复位同步释放原理

这里写图片描述

Verilog 代码实现：

always @ (posedge clk, negedge rst_async_n)  
if (!rst_async_n) begin   
  rst_s1 <= 1'b0;  
  rst_s2 <= 1'b0;  
end  
else begin  
  rst_s1 <= 1'b1;  
  rst_s2 <= rst_s1;  
end  
  
assign rst_sync_n = rst_s2;   
endmodule

通过 reset_gen 处理的复位信号，在异步复位的复位过程中，复位信号直接作用到 rst_sync_n 端，起到异步复位的作用；

在复位信号释放的时候，第一级触发器的输入是 Vcc，也就是 1，在下一个时钟节拍后，同步打入到第二级触发器，实现了释放的同步；

参考文档：https://blog.csdn.net/u011729865/article/details/49281713