復位設(shè)計中出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)性缺陷及解決方案

　　冗余復位同步器引起的問題

　　1. 問題

　　在使用多個異步時鐘的設(shè)計中，設(shè)計人員需要確保在目標寄存器使用的時鐘方面，異步復位的同步去斷言，否則可能導致目標觸發(fā)器發(fā)生時序違反，從而產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)。復位同步器被用來復位去斷言，與目標時鐘域同步。然而，只有在系統(tǒng)復位去斷言過程中有目標時鐘時才會發(fā)生復位去斷言時序違反。如果在復位去斷言時沒有時鐘，那么便不會有任何時序違反。因此，在設(shè)計多時鐘域模塊時，設(shè)計人員可以讓編譯時間選項繞過該模塊中的那些復位同步器，并讓系統(tǒng)集成商根據(jù)對該模塊的時鐘可用性決定是否需要使用復位同步器。

　　此外，如果系統(tǒng)時鐘和異步時鐘比非常高，冗余同步器甚至會造成設(shè)計功能性問題。下面描述了這個問題。

　　 圖12:冗余同步器的問題

　　在上面的設(shè)計中，去斷言與sys clk同步的系統(tǒng)復位被饋送到（mod_clk域）的復位同步器，然后在mod_clk域邏輯中使用該復位。讓我們假定sys clk : mod_clk的時鐘頻率比大于6:1.默認不啟用mod_clk,以節(jié)省動態(tài)功率。當用戶想要啟用mod_clk域邏輯的功能時，便啟用該時鐘。在啟用了該時鐘后，有兩個mod_clk周期的延遲，其中，由于復位同步器導致整個mod_clk域邏輯都處于復位狀態(tài)。在該階段，如果一些數(shù)據(jù)交易從sys clk域開始，將在mod_clk域丟失。

　　2. 解決方案

　　雖然這不是大問題，但有時會在客戶一端造成混淆，因為該延遲對客戶不可見。 因此消除混淆的更好的方式是：

　　* 如果在全局復位去斷言過程中沒有時鐘，則在設(shè)計中繞過/刪除冗余復位同步器。 這當然會節(jié)省一定的門控數(shù)。

　　* 如果動態(tài)功耗不是問題，用戶可以在mod_clk域邏輯開始運作之前很長時間在啟動代碼選擇啟用mod_clk. 因此，復位去斷言將有足夠的時間傳播。

　　* 這也可以在軟件中處理，在任何有效操作之前啟用了mod_clk后，設(shè)置兩三個mod_clk周期的延遲。

　　由于罕見的時鐘路徑導致復位去斷言時序問題

　　1. 問題

　　設(shè)計的復位架構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)而不同。在一些安全關(guān)鍵設(shè)備中，整個復位狀態(tài)機在安全時鐘上工作，安全時鐘默認啟用。 該時鐘也被用作設(shè)備的默認系統(tǒng)時鐘。

　圖13:罕見時鐘路徑的問題

　　在上圖中，復位狀態(tài)機（R觸發(fā)器）在default_clk上工作。此外，在復位去斷言過程中，default_clk是sys clk的源。因此，在邏輯上，這兩個時鐘（clk1和clk2）在復位去斷言過程中同步。但是，由于clk1和clk2之間存在巨大的罕見路徑，因此很難平衡這兩個時鐘并視其為同步。 因此，滿足A觸發(fā)器的復位去斷言變得具有挑戰(zhàn)性。

　　2. 解決方案

　　異步對待clk1和clk2,并在A觸發(fā)器中使用復位之前放置復位同步器。現(xiàn)在需要從S2--》A滿足復位去斷言時序（見圖14）。這不應(yīng)是個問題。

　圖14:解決方案

結(jié)束語

本文主要專注于復位設(shè)計中的故障以及克服這些問題的可能的解決方案，然而，上述解決方案并非唯一的解決方案，也不普遍適用于所有設(shè)計。這些是一些通用的解決方案和建議的指導方針，在特殊情況下可能需要進行修改。