FPGA基础之异步复位和同步释放电路的详细解释

转载自http://blog.csdn.net/lg2lh/article/details/8488224

在有大量异步复位触发器的设计中，假设rst_async_n撤除时发生在clk上升沿，则可能发生亚稳态事件（有些触发器判定为1，有些判定为0，有些甚至会振荡）。

若使用“异步复位，同步释放”的方式，则可以避免。也可以说“异步信号的同步化”。

如上图，第一个方框内是异步复位和同步释放电路（电路图中的4个触发器都是异步复位，低电平有效）。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。

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。

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，故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。

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