handling multiple clock

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1、HandlingMultipleClock3.Problemsindesignwithmultipleclockdomains跨时钟域可能引起的问题包括：setuptime、holdtimeviolation、metastability。Metastability是由于setuptime和holdtime不满足引起的，这样FF可能输出glitch或出现短暂的metastability，从而需要更长时间恢复到stablestate。Metastability时输出会在1和0之间徘徊，导致outputtransition被延迟的时间大于clk-q的Tco，然后又经过

2、Tmet时间后恢复到stablestate。不是每次setup和holdtimeviolation都会出现metastable，这个概率与FF的工艺和周围环境有关。4.WeshallOvercome…解决multipleclockdesign问题可以采取下面的办法：1）从设计技巧上入手，如clock命名法和designpartition；2）当跨时钟域传递control和data信号时，避免metastability和setup&holdtimeviolation。4.1ClockNomenclatureClock命名法：例如采用sys_clk，tx_clk，r

3、x_clk来命名clock，这有助于使用通配符来进行书写有关clock的script。同样，属于同一个时钟域的信号可以在信号前加上与特定clock有关的前缀，如sys_rom_addr，sys_rom_data。4.2DesignPartitioningDesignpartition：每个module只包含一个clock；synchronizermodule用来把所有一个clock中给出的input信号先转换到另一个clockdomain，然后就能同步输入到另一个clockdomain的module中；synchronizermodule应该越小越好。这样做的好

4、处是STA会比较容易，所有进入或离开某个module的信号都是synchronous。而且不需要对synchronizermodule进行timinganalysis，但仍然要保证holdtime得到满足。4.3TransferofControlSignalsTransferofcontrolsignal：设计者通常选择使用由两个或多个FF串联组成的multiplestagesynchronizer来进行跨时钟域的信号同步。缺点就是会增加电路的latency。一般如果2个FF输出信号还是有metastability，则可以通过3个FF来解决。如图13所示，但tw

5、ostagesynchronizer一般已经足够用来避免multipleclockdesign中的metastability。3个FF的synchronizer可能用在clock频率很高的电路中。4.4TransferofDataSignalsTransferofdatasignal：通常使用handshake和asynchronousFIFO来解决。5.HandshakeSignalingMethodHandshake的示意图如图14和15所示。这种方法要求在sendingclockdomain中，数据必须至少保持2个risingclockedge的时间。而且

6、如果sendingclock的频率比destinationclock快，控制信号xreq的需要至少保持2个risingedgeclock的时间，否则就不能被采样到。另外，如图15所示，传递一次数据需要5个clock，与采用FIFO进行数据传递相比，handshake的latency会比较大。6.DatatransferthroughSynchronousFIFOSynchronousFIFO如图17所示。6.1FIFOfullandFIFOemptygeneration当(read_pointer=write_pointer+1)，且writ又被asserted

7、，则表示FIFO已经full；当(write_pointer=read_pointer+1)，且read又被asserted，则表示FIFO已经empty，具体code如下图所示。产生full和empty的方法也可以通过维护一个counter的计数来实时表明FIFO中还有多少空间将会出现full和empty。Counter的位宽就是FIFO的深度，初始化为0。后面每次write一次，则加1；read一次，则减1。如果counter的值为0，则表示empty；如果为FIFO的容量，则表示full。但与上面的方法相比，这种实现的效率会比较低，因为这里用来产生empt

8、y和full的compa