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[導(dǎo)讀]最經(jīng)典的2DFF 1-bit同步器如下，下圖結(jié)構(gòu)通常用于單bit控制信號(hào)的異步處理：

（一）單bit信號(hào)同步器

最經(jīng)典的2DFF 1-bit同步器如下，下圖結(jié)構(gòu)通常用于單bit控制信號(hào)的異步處理：

當(dāng)Rx Clock Domain第一級(jí)寄存器R1的時(shí)鐘上升沿“恰好”碰到Tx Clock的上升沿，也就是不滿足Rx Clock的建立保持時(shí)間要求時(shí)，就會(huì)采樣到亞穩(wěn)態(tài)的值，在第二級(jí)寄存器R2采樣R1的輸出前，有70%~80%的概率是R1的輸出已經(jīng)能穩(wěn)定在0或1，再經(jīng)過R2的二級(jí)觸發(fā)器后，穩(wěn)定的概率為99%。

注意：

cdc_s信號(hào)必須做到glitch free，也就是我們通常說的寄存輸出；
int_s信號(hào)鏈路禁止組合邏輯，其本質(zhì)也是杜絕glitch的出現(xiàn)。

第一級(jí)寄存器R1的行為到底是啥樣子的？由于cdc_s信號(hào)是Tx clock Domain，而R1寄存器的采用時(shí)鐘是Rx clock Domain，當(dāng)Rx clock采樣時(shí)，若cdc_s正好跳變(不滿足setup/hold)，那么就會(huì)出現(xiàn)如下兩種情況，而前仿真是無法仿真出下圖2種行為的(具體見芯片設(shè)計(jì)之CDC異步電路(一)一文)。

上面的論述是基于電平方式，那么怎么確保脈沖能被采到呢？源時(shí)鐘域的時(shí)鐘慢的話，快采慢OK，否則慢采快就有如下漏采的問題。

怎么保證異步脈沖被采到？先不說展寬的方式，先看下圖所示，假設(shè)第一個(gè)posedge采樣到了不確定電平(紅線)，后面在脈沖拉低之前，還有第二個(gè)posedge采樣到穩(wěn)定電平(綠線)。

也就是說，只要采樣周期T小于被采樣周期(有“3個(gè)沿”)，可以是上升沿或者下降沿，這樣就能保證這個(gè)脈沖一定會(huì)被采樣到，為了方便計(jì)算，一般加0.5個(gè)采樣周期的裕度，即目的時(shí)鐘頻率是源時(shí)鐘頻率的1.5倍。

（二）DMUX同步器

兩級(jí)寄存器（先進(jìn)工藝要求三級(jí)）的同步器通常用于控制信號(hào)的異步處理，但是data bus的異步處理呢？我們可以采用DMUX結(jié)構(gòu)。

注意：

tx_sel、rx_sel有效時(shí)，cdc_d數(shù)據(jù)總線必須保持穩(wěn)定；

（三）握手處理

源時(shí)鐘域先將數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上，并給出一個(gè)valid信號(hào)，而目標(biāo)時(shí)鐘域同步valid信號(hào)后，若valid信號(hào)為高電平則采樣總線數(shù)據(jù)，并返回一個(gè)ready信號(hào)給源時(shí)鐘域。源時(shí)鐘域再次同步該ready信號(hào)，若ready信號(hào)為高，則代表一次握手成功，數(shù)據(jù)傳輸完畢，開始進(jìn)行下一次數(shù)據(jù)傳輸。

采用握手機(jī)制可以保證異步multi-bit數(shù)據(jù)傳輸不出現(xiàn)錯(cuò)誤，但由于需要等待握手的完成再傳輸數(shù)據(jù)，因此傳輸效率較低。

相比下文將解說的異或展開的辦法，異步握手處理的來回的延遲更大，容易造成脈沖漏采，這是缺點(diǎn)，但是可以保證目標(biāo)時(shí)鐘域始終能采集到源時(shí)鐘域（不論異步時(shí)鐘頻率相差多少），尤其是，在項(xiàng)目繼承、項(xiàng)目換人的情況下，更改設(shè)計(jì)頻率不會(huì)埋雷，這一點(diǎn)對(duì)于敏捷開發(fā)尤其重要。

另外一個(gè)技巧，我們可以利用（rd_en_cdc | rd_en_ack_d2）作為門控時(shí)鐘，控制源時(shí)鐘域的控制信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)的翻轉(zhuǎn)，降低功耗，等（rd_en_cdc | rd_en_ack_d2）都為低時(shí)，啟動(dòng)下一次傳輸，這樣子既保證了數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸、也降低了功耗，同時(shí)項(xiàng)目也能穩(wěn)定繼承，避免埋雷。

（四）異步FIFO

老生常談的異步FIFO，其本質(zhì)是采用格雷碼，在地址連續(xù)的情況下，其對(duì)應(yīng)格雷碼每個(gè)周期只變化1bit，因此可以直接異步采樣。

注意：

FIFO的overflow、underflow問題；
tx_addr是連續(xù)的，即地址hamming distance是1；
FIFO深度須2^n；

經(jīng)典的FIFO結(jié)構(gòu)如下：

核心電路：是將FIFO讀寫地址指針的二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)成格雷碼，方便同步器打兩拍傳遞到對(duì)向時(shí)鐘域去做空滿判斷。