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一、为什么要跨时域？
如果一个设计中只用了一个clock，那就只有一个时钟域。如果在一个设计中有多个时钟去控制不同的接口，那就是有多个时钟域，我们在实际中都会遇到跨时钟域的问题。
当时钟不匹配时，就需要进行同步化，否则可能出现亚稳态，从而造成整个设计的不稳定。
二、相关概念解释
1.脉冲信号：跟随时钟，信号发生转变
2.电平信号：不跟随信号，信号发生转变
3.亚稳态：数据的转变没有符合时钟采样所需要的setup/holdtime时间，在时钟的上升沿或下降沿到来时正好采到数据的变化状态，此时，由于数据并没有稳定，所以会导致采到的数据不停变化，而不是逻辑0或者逻辑1，此时采到的数据会一致抖动，直到隔一段时间稳定。
处理亚稳态的方法：
（1）相位控制；
（2）多级寄存器；
（3）异步FIFO缓存；
三、跨时序处理的原理及方法？
1.打两拍；
处理跨时域的数据有单字节和字节的区别，而打两拍的方式常见于处理单字节数据的跨时钟问题。所谓的打两拍，就是定义两级寄存器，对输入的数据进行延拍。
那么为什么是打两拍，而不是打一拍，打三拍呢？
两级寄存器是一级寄存器的平方，两级并不能完全消除亚稳态危害，但是提高了可靠性，减少了其发生概率，总的来说，就是一级概率很大，三级改善不大。
2.异步双口RAM；
处理多字节数据的跨时钟域，一般采用异步双口RAM。我们假设有一个信号采集平台。ADC芯片提供源同步时钟60MHz，ADC芯片输出的数据在60MHz时钟上升沿变化，而FPGA内部需要使用100MHz的时钟来处理ADC采集到的数据。
在这样类似的场景中，我们便可以使用异步双口RAM来做跨时域处理。先利用ADC芯片提供的60MHz时钟将ADC输出的数据写入异步双口RAM，然后使用100MHz的时钟从RAM中读出。在使用异步双口RAM来处理跨时域的应用中，也可以使用异步FIFO来达到同样的目的。 3.格雷码转换；
我们将ADC采样的数据写入RAM时，需要产生RAM的写地址，但是我们读出RAM中的数据时，肯定不是一上电就直接读取，而是要等RAM中有ADC的数据之后才去读RAM。这就需要100MHz的时钟对RAM的写地址进行判断，当写地址大于某个值之后再去读取RAM。
如果先将RAM的写地址转为格雷码，然后再将地址的格雷码进行打两拍，之后再用RAM的读时钟域将格雷码恢复成10进制。这种处理就相当于对单字节数据的跨时域处理了。
4.握手信号 4.1快时域到慢时域-Freq=100m/Freq=50m复杂的握手协议后期再工作中继续学习会给出自己的理解，目前水平有限，就只有写出简单的握手协议。下图是自己对握手协议的理解：
图1.1 握手协议模型图
如上图所示，两个时域之间通过请求和应答信号线进行握手，时域A发送请求发送数据信号req，同时是准备好数据；时域B接收到时域A发送的请求信号后，回应一个应答信号ack，同时将数据接收进行寄存；时域A接收到应答信号后重新发送请求信号req，进行第二个数据传输，依次直到完成时域A数据发送完成。
但是要注意程序设计，不正确的程序设计将会发生数据漏取（快时域到慢时域）或者插入数据（慢时域到快时域）。这种握手信号设计是以牺牲时钟为代价而进行的设计，因为跨时域涉及到亚稳态，本文在接收数据时采用了两级寄存，以保证数据传输的准确性。 4.2快时域发送数据，慢时域接收数据设计方案设计方案在本实际案列中使用100mHz频率作为快时域A，A时域控制ROM地址变化，读取ROM的数据，发送到慢时域B，B时域使用50mHz接收时域A的数据。
架构设计 程序设计A时域检测应答信号 ack为低电平时拉高发送请求信号req（高有效）,发送数据，A时域检测到应答信号ack上升沿到来时则拉低请求信号req。
B时域检测到 A时域 req请求信号上升沿到来时拉高应答信号ack，接收数据。
设计顶层模块进行仿真测试。 参考：https://blog.csdn.net/weixin_43386200/article/details/83212181
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发表于 2021-1-23 14:48:15
