跨时钟域(CDC)和异步FIFO

CDC&AsyncFIFO

• 1.CDC简介
• 2.单比特信号的跨时钟域传输
• • 慢时钟域到快时钟域
• 3.多比特信号的跨时钟域传输
• • AsyncFIFO

1.CDC简介

含义：Clock Domain Conversion（时钟域转换）

场景：跨时钟域传输（数据从ck_a 传输至 ck_b）

存在问题：亚稳态现象

• 含义：触发器无法在某个规定的时间段内到达一个可以确认的状态（0/1）
• 原因：采样信号在触发器的建立时间或保持时间内发生变化
• 结果：输出有一段时间的不稳定状态(后果：不定态继续向下级传输)

  

2.单比特信号的跨时钟域传输

慢时钟域到快时钟域

• 方案：两级同步
• 实现：

  

• 结果：

  

3.多比特信号的跨时钟域传输

AsyncFIFO

• 目的：解决异步时钟多bit数据传输问题+收发数据匹配
• 关键：通过读写地址使用格雷码转换，完成数据跨时钟域传输存在亚稳态状况下的读写指针抽样，从而产生正确的空满状态
• 实现：

1.单独异步读写（无需空满信号）不涉及跨时钟域问题

写入数据存入fifo 地址递增 读取时从fifo顺序读出

2.空满信号产生

cdc问题：由于cdc 亚稳态处理存在随机性（多bit 同时变化时，需考虑第一拍是否采集到数据变化）

解决：采用Gray使前后地址维持1bit变动 cdc后 完成地址比对

空:

满：