异步复位同步释放

简介

在实际的工程中选择复位策略之前必须考虑许多设计方面的问题，如使用同步复位或者异步复位或者异步复位同步释放(Asynchronous Reset Synchronous Release或者Synchronized Asynchronous Reset)，以及是否每一个触发器都需要进行复位。复位的基本目的是使器件进入到可以稳定工作的确定状态，这避免了器件在上电后进入到随机状态导致跑飞了。在实际设计过程中，设计者必须选择最适合于设计本身的复位方式。

同步复位

同步复位就是指复位信号只有在时钟上升沿到来时，才能有效。同步复位RTL代码：

综合后的RTL图如下：

异步复位

异步复位是指无论时钟沿是否到来，只要复位信号有效，就对系统进行复位。异步复位RTL代码：

综合后的RTL图如下：

对比两者综合后的RTL视图，发现同步复位会多使用一些逻辑单元，这是因为Altera的元件库中的触发器带有异步复位端。

同步复位与异步复位的优缺点

同步复位的优点：

• 一般能够确保电路是百分之百同步的。
• 确保复位只发生在有效时钟沿，可以作为过滤掉毛刺的手段。

同步复位的缺点：

• 复位信号的有效时长必须大于时钟周期，才能真正被系统识别并完成复位。同时还要考虑如：时钟偏移、组合逻辑路径延时、复位延时等因素。
• 由于大多数的厂商目标库内的触发器都只有异步复位端口，采用同步复位的话，就会耗费较多的逻辑资源。

异步复位优点：

• 异步复位信号识别方便，而且可以很方便的使用全局复位。
• 由于大多数的厂商目标库内的触发器都有异步复位端口，可以节约逻辑资源。

异步复位缺点：

• 复位信号容易受到毛刺的影响。
• 复位结束时刻恰在亚稳态窗口内时，无法决定现在的复位状态是1还是0，会导致亚稳态。

异步复位同步释放

使用异步复位同步释放就可以消除上述缺点。所谓异步复位，同步释放就是在复位信号到来的时候不受时钟信号的同步，而是在复位信号释放的时候受到时钟信号的同步。异步复位同步释放的原理图和代码如下：

//Synchronized Asynchronous Reset
module sync_async_reset (
        input    clock,
        input    reset_n,
        input    data_a,
        input    data_b,
        output   out_a,
        output   out_b);
        
        reg     reg1, reg2;
        reg     reg3, reg4;
        assign  out_a = reg1;
        assign  out_b = reg2;
        assign  rst_n = reg4;
        always @ (posedge clock, negedge reset_n) begin
            if (!reset_n) begin
                reg3 <= 1'b0;
                reg4 <= 1'b0;
            end
            else begin
                reg3 <= 1'b1;
                reg4 <= reg3;
            end
        end
        
        always @ (posedge clock, negedge rst_n) begin
            if (!rst_n) begin
                reg1 <= 1'b0;
                reg2 <= 1'b0;
            end
            else begin
                reg1 <= data_a;
                reg2 <= data_b;
            end
        end
endmodule  // sync_async_reset

 

参考资料：Quartus II Handbook Volume 1: Design and Synthesis