数字电路基础知识(三) 复位设计-异步复位，同步释放

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我是靠谱客的博主甜美钻石，最近开发中收集的这篇文章主要介绍数字电路基础知识(三) 复位设计-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

一、基本电路原理

同步电路中的亚稳态完全可以避免。异步电路中的亚稳态无法回避，只能力求将影响降到可容忍的范围内。
所以基于之前基于亚稳态采用异步置位同步释放的实现如下（网络图片，侵删）
在这里插入图片描述
下面分析此电路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。

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D1触发器输出高电平“1”，此时第二级触发器也会更新输出，但是输出值为前一级触发器次clk来之前时的Q1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。

二、vivado用verilog实现

verilog实现：

//Asynchronous reset, synchronous release 
module d_ff_syncro(
input clk_i,rst_n_i,
output rst_o);   
reg reg_1;
reg reg_2;

//module d_ff
always@(posedge clk_i or negedge rst_n_i)      //only clk signal synchronizing 
begin
    if (! rst_n_i)
    begin
            reg_1 <= 1'b0;
            reg_2 <= 1'b0;
    end
    else
    begin
            reg_1 <= 1'b1;  			//high level, two dff
            reg_2 <= reg_1;
    end
end
assign rst_o = reg_2;
endmodule

RTL电路实现如下：
在异步复位中的同步释放电路
RTL电路实现简单的电路

利用前面两级触发器实现。需要注意的地方有如下几点：
1.第一级触发器的数据端口是接电源，即高电平1’b1。
2.第一级触发器的输出，不能使用，因为仍存在亚稳态的危险。两级触发器做同步，是非总线信号的最常见异步处理方法。总线信号的异步处理方法，常见的是异步FIFO实现。第一级触发器的输出，永远存在亚稳态的可能。当第一级触发器采样异步输入之后，允许输出出现的亚稳态可以长达一个周期，在这个周期内，亚稳态特性减弱。在第二个时钟沿到来时，第二级同步器采样，之后才把该信号传递到内部逻辑中去。第二级输出是稳定且已被同步了的。如果在第二级采样时保持时间不够，第一级的输出仍然处于很强的亚稳态，将会导致第二级同步器也进入亚稳态，但这种故障出现的概率比较小。
3. 采用两级的触发器设计并不能完全消除亚稳态，知识大大降低出现亚稳态的概率，通常来说，两级的触发器设计能够满足设计的要求。
参考博文：https://blog.csdn.net/dongdongnihao_/article/details/79827076