FPGA設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)-復(fù)位電路仿真設(shè)計(jì)

最近看 advanced fpga 以及 fpga 設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)演練中有講到復(fù)位電路的設(shè)計(jì)，才知道復(fù)位電路有這么多的門道，而不是簡單的外界信號輸入系統(tǒng)復(fù)位。

流程：
1. 異步復(fù)位：

優(yōu)點(diǎn):⑴大多數(shù) DFF 都有異步復(fù)位端口，因此采用異步復(fù)位可以節(jié)約資源。

⑵設(shè)計(jì)相對簡單。

⑶異步復(fù)位信號識別方便，而且可以很方便地使用 fpga 的全局復(fù)位端口。

缺點(diǎn)：⑴在復(fù)位信號釋放時(shí)容易出現(xiàn)問題，亞穩(wěn)態(tài)。

⑵復(fù)位信號容易受到毛刺的影響。這是由于時(shí)鐘抖動(dòng)或按鍵觸發(fā)時(shí)的硬件原因造成的。

代碼：一個(gè) 4bit 的計(jì)數(shù)器。

1 always @(posedge clk or negedge sys_rst_n) begin
2 if (~sys_rst_n) begin
3 count <= 0;
4 end //if
5 else begin
6 count <= count + 1'b1; ? ?
7 end //else
8 end //always

復(fù)位信號低電平時(shí)候，系統(tǒng)立刻進(jìn)入復(fù)位態(tài)；

2. 同步復(fù)位：

優(yōu)點(diǎn)：⑴降低亞穩(wěn)態(tài)出現(xiàn)的概率。

⑵使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)成為 100%的同步時(shí)序電路，有利于時(shí)序分析，綜合出來的 Fmax 一般較高。

⑶只有在時(shí)鐘有效沿才有效，可以濾除高于時(shí)鐘頻率的毛刺。

缺點(diǎn)：⑴復(fù)位信號的有效時(shí)長必須大于時(shí)鐘周期，才能真正被系統(tǒng)識別并完成復(fù)位任務(wù)。

⑵大多數(shù)的 Dff 只有異步復(fù)位端口，會(huì)浪費(fèi)較多的邏輯資源。

代碼：

1 always @(posedge clk) begin
2 if (~sys_rst_n) begin
3 count <= 0;
4 end //if
5 else begin
6 count <= count + 1'b1; ? ?
7 end //else
8 end //always

時(shí)鐘上升沿如果復(fù)位信號為低電平，復(fù)位開始，時(shí)鐘上升沿若復(fù)位信號為高電平，復(fù)位結(jié)束。

3. 異步復(fù)位同步釋放：（推薦使用）

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)合了同步復(fù)位與異步復(fù)位的優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn)：容易受到噪聲與宰脈沖的干擾。如果可能，最好對輸入到 fpga 的異步復(fù)位信號先進(jìn)行濾波與去抖動(dòng)。

代碼：

1 module rstn_as (
2 //input;
3 input wire clk,
4 input wire sys_rst_n,
5 //output;
6 output reg rst_n
7 );
8 reg rst_n_reg;
9 always @(posedge clk or negedge sys_rst_n) begin
10 if (~sys_rst_n) begin
11 rst_n <= 1'b0;
12 rst_n_reg <= 1'b0;
13 end //if
14 else begin
15 rst_n_reg <= 1'b1;
16 rst_n <= rst_n_reg; ? ?
17 end //else
18 end //always
19
20 endmodule
wire rst_n;

rstn_as u1(
.clk (clk),
.sys_rst_n (sys_rst_n),
.rst_n (rst_n)
);
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if (~rst_n) begin
count <= 0;
end //if
else begin
count <= count + 1'b1; ? ?
end //else
end //always

當(dāng)復(fù)位信號低電平時(shí)，系統(tǒng)立即復(fù)位；當(dāng)時(shí)鐘上升沿檢測到復(fù)位信號失效后，在下一個(gè)時(shí)鐘上升沿拉高 rst_n。新的 rst_n 是已經(jīng)同步化了的復(fù)位信號。

以上。

審核編輯 黃昊宇