FPGA基础之异步复位和同步释放电路的详细解释

假设rst_async_n撤除时发生在clk上升沿，如果如下电路则可能发生亚稳态事件。

如图第一个方框内是异步复位和同步释放电路。有两个D触发器构成。第一级D触发器的输入时VCC，第二级触发器输出是可以异步复位，同步释放后的复位信号。

电路目的：方式复位信号撤除时产生亚稳态事件。

所谓异步复位和同步释放，是指复位信号是异步有效的，即复位的发生与clk无关。后半句“同步释放”是指复位信号的撤除（释放）则与clk相关，即同步的。

下面说明一下如何实现异步复位和同步释放的。

异步复位：显而易见，rst_async_n异步复位后，rst_sync_n将拉低，即实现异步复位。

同步释放：这个是关键，看如何实现同步释放，即当复位信号rst_async_n撤除时，由于双缓冲电路的作用，rst_sync_n复位信号不会随着rst_async_n的撤除而撤除。

第二级的触发器的输入之前是低电平，所以复位撤除时，不存在亚稳态的问题，他不用考虑是该高电平还是低电平，因为一直为低电平，但是第一级触发器，复位撤除之前输出是低电平，撤除之后因为输入是高电平，这时候输出有可能是低电平，也可能是高电平，就有亚稳态的问题了，但是经过一个时钟周期就稳定了。

假设rst_async_n撤除时发生在clk上升沿，如果不加此电路则可能发生亚稳态事件。但是加上此电路以后，假设第一级D触发器clk上升沿时rst_async_n正好撤除，则D触发器1可能输出高电平“1”，也可能输出亚稳态，也可能输出低电平，但此时第二级触发器不会立刻更新输出，第二级触发器输出值为前一级触发器次clk来之前时的第一级触发器Q1的输出状态。显然Q1之前为低电平，顾第二级触发器输出保持复位低电平，直到下一个clk来之后，才随着变为高电平。即同步释放。

module ex1 ( 
output rst_sync_n, 
input clk, rst_async_n);


reg rst_s1, rst_s2;
always @ (posedge clk, posedge 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