关于“异步复位，同步复位，异步复位同步释放”的理解

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我是靠谱客的博主腼腆短靴，这篇文章主要介绍关于“异步复位，同步复位，异步复位同步释放”的理解，现在分享给大家，希望可以做个参考。

文章目录

- - 1. 异步复位
  - 2. 同步复位
  - 3. 异步复位同步释放

今天好好理一理异步复位，同步复位，以及亚稳态中的异步复位同步释放。

1. 异步复位

一般让复位信号低电平有效

复位信号不受时钟的控制，只要复位信号有效，那么电路就会复位。对应的写法为：

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always @ （posedge clk or negedge rst_n） begin
    if (!rst_n)
        xxxx;
    else if (xx) begin
            xxxx;
            xxxx;
         end
    end

注意，在此always块中，敏感量为两个，一个是clk的上升沿（posedge clk），一个是复位信号rst_n的下降沿（negedge rst_n），当复位信号下降沿出现时，不论clk在什么状态，都执行always块，即复位！

2. 同步复位

同步复位，即如果复位信号有效，则只能在时钟上升沿让电路复位。对应写法为：

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    always @ (posedge clk) begin
        if (!rst_n)
            xxxx;
    end

注意，在此always块中，敏感量只有一个，即clk的上升沿，此含义是，只有在clk的上升沿才能执行always块，否则不执行。于是如果复位信号有效，也只能等到clk上升沿才能执行always块，才能使电路复位！

3. 异步复位同步释放

什么同步释放不同步释放之类的，说得那么高大上的，搞得云里雾里的，其实也下面一行字就能解释清楚：

为了避免亚稳态，让拉高的复位信号打两拍，达到与时钟clk边沿同步的目的

注意，是时钟边沿！！！边沿，边沿，边沿

以上就是同步释放，可见只是拉高的信号打两拍，拉低的信号，也就是复位信号有效的时候，该复位就复位，该干嘛干嘛，我们不用去管它。

以下是解释：

假设复位信号低电平有效rst_n，当复位信号无效时，也就是复位信号拉高时，即为复位信号的释放。

由于异步复位信号与时钟无必然联系，两者都是独立的，所以复位信号的拉高将有一定的概率导致电路出现亚稳态。

对于亚稳态的处理，通常是利用同步器进行同步，使其输出能够受到时钟clk的控制。也就是说，同步器的输出最终与时钟clk同步。另外，同步器的另一个口语化表达为：“打两拍”，通过两个D触发器，最终得到与时钟同步的信号。

至于为什么需要两个D触发器而不是一个，请移步论文《异步复位设计中的亚稳态问题及其解决方案》，提取码ejjr
至于为什么需要两个D触发器而不是更多，是因为通过一系列的数学计算，发现如果有亚稳态的发生，且两个D触发器将此亚稳态传递到了主电路，大约需要100年的时间（具体时间我忘记了），在这么长时间内，使用者就真的不来一下复位操作吗？真就让程序一直跑下去吗？不可能吧，一个小游戏都需要停机维护，何况更加高大上的物件。所以说，两个已经够用了。

那么将异步的复位信号打两拍，不就能够解决亚稳态的问题了吗？换句话说，复位信号有效的时候，我们不去管任何东西，系统复位让它复位就好了；之后在复位信号拉高的时候可能导致亚稳态的出现，那直接将拉高的信号打两拍，不就完事了吗？就是这么简单。

经典的异步复位同步释放代码如下

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module asyn_reset(
	clk	    ,
	rst_n	,
	
	rst_s2
);

input clk	;
input rst_n	;

output reg rst_s2;

reg rst_s1;

always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin
	if (!rst_n) begin
		rst_s1 <= 1'b0;
		rst_s2 <= 1'b0;
	end
	else begin
	   rst_s1 <= 1'b1	;
	   rst_s2 <= rst_s1	;
	end
end

endmodule