做個假設(shè)：需要將100M時鐘下的脈沖同步到1M的時鐘域下，如果按照打拍的方式，需要延展100拍后再進行跨時鐘域才能保證信號能在1M時鐘域正確采到，這種設(shè)計方法未免太愚蠢而又浪費資源。

本篇介紹兩種可以同時處理快到慢、慢到快所有時鐘頻率的脈沖同步設(shè)計電路情況。

• 脈沖同步
• 電平同步

脈沖同步

sync_pluse.jpg

注：
* 藍(lán)色為 A 時鐘域的寄存器;
* 紅色為 B 時鐘域的寄存器;

實現(xiàn)說明

• 該模塊關(guān)鍵寄存器是signal_a，在A時鐘域下，捕獲到i_plus_a的脈沖，轉(zhuǎn)化為電平反轉(zhuǎn)傳輸?shù)紹時鐘域，等待B時鐘域捕獲到有電平變化，signal_a再清0，等待下一個脈沖輸入。

HDL代碼

module sync_pulse
(
//A  clock  domain
    input       clk_A           ,
    input       rst_n_A         ,

//B  clock  domain
    input       clk_B           ,
    input       rst_n_B         ,

//input plus(A)
    input       i_puls_a        ,

//output plus(B)
    output reg  o_puls_b
);

//------------------------------  Reg & Wire  --------------------------

    reg     signal_a            ;            // A clock domain
    reg     signal_b1_a1        ;            // A clock domain
    reg     signal_b1_a2        ;            // A clock domain

    reg     signal_b            ;            // B clock domain
    reg     signal_b_b1         ;            // B clock domain
    reg     signal_b_b2         ;            // B clock domain

//--------------------------------  logic  -----------------------------


    always @(posedge clk_A or negedge rst_n_A)      
    begin
        if(!rst_n_A)
            signal_a <= 1'b0;
        else if(i_puls_a == 1'b1)
            signal_a <= 1'b1;
        else if(signal_b1_a2 == 1'b1)
            signal_a <= 1'b0;
    end
    
    
    always @(posedge clk_B)
    begin
        signal_b    <= signal_a     ;
        signal_b_b1 <= signal_b     ;
        signal_b_b2 <= signal_b_b1  ;
    end
    
    
    always @(posedge clk_A)
    begin
        signal_b1_a1 <= signal_b_b1 ;
        signal_b1_a2 <= signal_b1_a1;
    end
    
    
    always @(posedge clk_B or negedge rst_n_B)
    begin
        if(!rst_n_B)
            o_puls_b <= 1'b0;
        else if(signal_b_b1 && !signal_b_b2)
            o_puls_b <= 1'b1;
        else
            o_puls_b <= 1'b0;
    end

endmodule

電平同步

以上的思想是脈沖跨時鐘域，其實也可以通過電平跳轉(zhuǎn)的方法跨時鐘域：

sync_pluse.png

• 在A時鐘域檢測脈沖上升沿，然后通過改變電平Z狀態(tài)的方式傳送給B時鐘域，然后通過檢測電平Z狀態(tài)是否發(fā)生變化來判斷A時鐘域是否有脈沖。
• 電平同步比脈沖同步更節(jié)省資源，電路更加簡單，效果也不比脈沖同步差。

來源：馬哥 - Marin
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