跨时钟域设计方法研究

摘要

随着数字系统的日益复杂，一个系统常常要与多个子系统进行通信。由于各个系统之间时钟信号的频率及相位关系各异，使得信号在跨时钟域传输时会发生诸多问题。尽管跨时钟域设计并不属于新提出的要求，但随着多时钟域越来越常见和复杂化和大规模集成加上对性能的严格要求以及频率调节使得跨时钟域设计越来越重要。除此之外，由于目前的EDA软件不能解决跨时钟域异步信号的传输问题，为了确保芯片能够在多个异步时钟域中可靠运行，必须对这些跨越多个时钟域的信号进行同步处理。本论文来源于北京华虹集成电路设计有限公司接触式智能卡芯片，作者独立完成基于51架构的UART模块的前端设计工作。针对UART中涉及的异步信号传输问题，本文首先详细分析了目前常用跨时钟域同步机制，并在上述理论分析的基础上对UART中需要进行跨时钟域传输的信号进行分类，对不同类型数据的跨时钟域传输的同步问题提出了解决方案，并利用vcs仿真器仿真验证其可行性，希望对同类型设计有借鉴意义。