FPGA设计经验之边沿检测
2013-01-05
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在同步电路设计中,边沿检测是必不可少的!

例如:在一个时钟频率16MHz的同步串行总线接收电路里,串行总线波特率为1Mbps。在串行总线的发送端是在同步时钟(1MHz)的上升沿输出数据,在接收端在同步时钟的下降沿对输入数据进行接收采样。在这个接收电路里检测同步时钟的下降沿是必不可少的。假设主时钟-clk,同步时钟-rck,同步数据-data。

有些人在边沿检测的时候就喜欢这样做:

代码

  • signal rck_dly: std_logic;--定义一个触发器
  • signal data_buf: std_logic;--数据缓冲器
  • RCK_Delay:process(clk,rst_n)
  • begin
  • if rst_n='0' then
  • rck_dly <= '0';
  • elsif rising_edge(clk) then
  • rck_dly <= rck;
  • end if;
  • end process;
  • Data_Receivee:process(clk,rst_n)
  • begin
  • if rst_n='0' then
  • data_buf <= '0';
  • elsif rising_edge(clk) then
  • if (rck_dly='1' and rck='0') then--RCK下降沿(但这个条件是否总会出现?)
  • data_buf <= data;
  • end if;
  • end if;
  • end process;

但是大家忽略了一种情况,就是clk与rck之间比没有必然的同步关系,当rck的下降沿刚好略滞后于clk的上升沿(大概几个ns),这样就会使高电平 保持时间不足,就会发现在本时钟上升沿时还是rck_dly='1' and rck='1',而在下一个时钟的上升沿来的时候,就会出现rck_dly='0' and rck='0',所以就不会有rck_dly='1' and rck='0'的情况出现!! 从而导致丢失数据。

如果用下面的方法就可以避免上面的情况,并且可以做到正确无误地接收数据:

代码

  • signal rck_dly: std_logic_vector(1 downto 0);
  • signal data_buf: std_logic;
  • RCK_Delay:process(clk,rst_n)
  • begin
  • if rst_n='0' then
  • rck_dly <= (others=>'0');
  • elsif rising_edge(clk) then
  • rck_dly <= rck_dly(0) & rck;
  • end if;
  • end process;
  • Data_Receiver:process(clk,rst_n)
  • begin
  • if rst_n='0' then
  • data_buf <= '0';
  • elsif rising_edge(clk) then
  • if rck_dly="10" then
  • data_buf <= data;
  • edn if;
  • end if;
  • end process;

至于以上电路为什么就可以克服上面出现的情况,就留给大家分析了。

不得不承认后一种方法所耗的资源要比前一种方法多(一个触发器),但是就可以大大提高可靠性,这绝对是物有所值!!

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