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        同步電路設計和異步電路設計的特點

        CHANBAEK ? 來源:志芯 ? 作者:Jack Xu ? 2023-01-17 16:53 ? 次閱讀

        同步設計和異步設計的特點

        同步邏輯是時鐘之間有固定的因果關系。異步邏輯是各時鐘之間沒有固定的因果關系。

        同步電路特點:時鐘個數只有一個,電路中觸發器的時鐘輸入端連接同一個時鐘脈沖源,所有觸發器的狀態變化都與所加的時鐘脈沖信號同步;由于只有一個時鐘,所以整個電路所有時鐘應該是同源同相的;一般會濾掉毛刺,不需要特別考慮競爭與冒險;有利于靜態時序分析;設計的電路具有強耦合關系,不利于面積優化與低功耗優化,不靈活;存在時鐘偏斜問題。

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        異步電路特點:電路中沒有統一的時鐘(可以有多個時鐘),有些觸發器的時鐘輸入端與時鐘脈沖源相連(與時鐘脈沖源同步),其余觸發器狀態變化不與時鐘脈沖源同步;由于有多個時鐘,因此有些時鐘是同源不同相的,有些是不同源的;很大概率存在競爭與冒險;一般無法對異步電路進行靜態時序分析;電路耦合關系很弱,設計比較靈活,相同條件下比同步電路功耗低;不存在時鐘偏斜問題。

        poYBAGPGYViAMKm4AAK-ZJ0kNV8509.png

        做模塊劃分時應該考慮哪些問題

        結構層次化是設計的一種基本思想,需要注意:結構不宜太深,否則綜合時面積過大,綜合工具會默認做扁平化處理;頂層設置不宜過于復雜,主要完成諸如輸入輸出,模塊調用與實例化,全局時鐘,三態總線,全局復位等等簡單的功能;雙向的信號最好只在頂層出現;子模塊之間最好不要有跨層次的接口;合理考慮子模塊的功能、結構、時序等。

        模塊劃分的技巧:對每個同步時序設計的子模塊的輸出使用寄存器處理;將相關的邏輯或者可以復用的邏輯寫在一起;將不同優化目標的部分分開,時序的和面積的分開處理;將時序寬松的分到同一個模塊;將存儲器件獨立劃分;合理規劃模塊的規模。

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        圖1 模塊劃分示意圖

        組合邏輯設計有哪些考慮點

        根據邏輯功能的不同特點,可以將數字電路分成兩大類,一類稱為組合邏輯電路(簡稱組合電路),另一類稱為時序邏輯電路(簡稱時序電路)。

        常見組合邏輯電路包括編碼器、譯碼器、數據選擇器、數值比較器、加法器、函數發生器、奇偶校驗器/發生器等。

        pYYBAGPGYZqAPNHAAABSMjPCLuA176.png

        圖2 組合邏輯之半加器

        組合邏輯設計注意事項包括:避免組合邏輯反饋環路(容易毛刺、振蕩、時序違規等);替換延遲鏈,用倍頻、分頻或者同步計數器完成;替換異步脈沖產生單元(毛刺生成器),用同步時序設計脈沖電路;慎用鎖存器,鎖存器容易產生毛刺。

        RTL代碼優化有哪些技巧

        Pipelining,即流水線時序優化方法,其本質是調整一個較長的組合邏輯路徑中的寄存器位置,用寄存器合理分割該組合邏輯路徑,從而降低了對路徑的Clock-To-Output和Setup等時間參數的要求,達到提高設計頻率的目的。但是必須要注意的是,使用Pipelining優化技術只能合理地調整寄存器位置。

        模塊復用與Resource Sharing,Sharing模塊復用和Resource Sharing是一種節約面積的思想,在設計電路中,在不影響性能的情況下,實現最少的邏輯資源開銷。

        邏輯復制是一種通過增加面積而改善時序條件的優化手段。邏輯復制最常使用的場合是調整信號的扇出。如果某個信號需要驅動后級的很多單元,換句話說,也就是其扇出非常大,那么為了增加這個信號的驅動能力,必須插入很多級Buffer,這樣就在一定程度上增加了這個信號路徑的延時。這時可以復制生成這個信號的邏輯,使多路同頻同相的信號驅動后續電路,平均到每路的扇出變低,不需要加Buffer也能滿足驅動能力的要求,這樣就節約了該信號的路徑時延。

        香農擴展(Shannon Expansion)也是一種邏輯復制、增加面積、提高頻率的時序優化手段。香農擴展通過邏輯復制、增加MUX(多路選擇器)來縮短某個優先級高但組合路徑長的信號的路徑延時(信號a),從而提高該關鍵路徑的工作頻率,以增加面積換取電路時序性能的優化。其擴展運算公式為:Fa,b,c=aF1,b,c+aF(0,b,c)。

        pYYBAGPGYY2AJvkJAACDxBQZjgw849.png

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          發表于 12-15 22:04 ?2次下載

          Verilog基本電路設計(轉)收藏

          Verilog基本電路設計之一: 單bit跨時鐘域同步(帖子鏈接:bbs.eetop.cn/thread-605419-1-1.html)看到壇子里不少朋友,對于基本數字電路存在這樣那樣的疑惑,本人
          發表于 09-15 19:08

          高速MOS驅動電路設計應用指南

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          發表于 06-22 15:56 ?51次下載

          電子電路設計手冊

          詳細的電子電路設計從入門到精通是學習電路設計的最好的必備
          發表于 06-17 16:00 ?74次下載

          同步電路設計技術及規則—華為

          同步電路設計技術及規則—華為。
          發表于 05-05 17:40 ?3次下載

          電源電路設計

          眾所皆知,電源電路設計,乃是在整體電路設計中最基礎的必備功夫,因此,在接下來的文章中,將會針對實體電源電路設計的案例做基本的探討。
          發表于 04-15 09:43 ?76次下載

          電路設計技術與技巧

          今天與大家一起學習--電路設計技術與技巧,很好的資料。從簡單的電路設計開始,分析設計常見的電路,方便大家學習設計電路。歡迎學習。
          發表于 03-16 21:37

          基于FPGA的光電系統同步自適應電路設計與實現

          基于FPGA的光電系統同步自適應電路設計與實現
          發表于 01-04 17:03 ?10次下載

          電壓控制端的外圍電路設計

          晶振外圍電路設計,晶振外圍電路設計,晶振外圍電路設計。
          發表于 12-25 09:50 ?12次下載

          射頻電路設計學習(定稿)

          射頻電路設計,學習射頻電路設計,學習射頻電路設計學習,射頻電路設計學習!
          發表于 11-10 16:46 ?96次下載

          電路設計問題

          請問有沒有可以用硬件電路設計占空比固定,頻率可調的脈沖輸出電路,純硬件,謝謝大家了
          發表于 10-22 15:40

          求一個全橋高頻同步整流電路設計及工作原理?

          求一個全橋高頻同步整流電路設計及工作原理
          發表于 09-20 14:57

          經典電路設計電路

          經典電路設計電路包括很多種類的電路設計
          發表于 03-14 19:26

          電路設計寶典:主流電路設計軟件大盤點

          工欲善其事必先利其器,工程師要想設計出優秀的電路,首先就要有功能強勁的電路設計軟件。本文總結了數款主流的電子電路設計軟件,為工程師的電路設計提供參考。##Protues##Multisim##Quartus II##OrCAD##EWB##Allegro##Powerpcb
          發表于 09-03 10:22 ?1.9w次閱讀

          求助大神:電路設計

          基半導體激光器的遠距離語音通話電路設計; 1.遠距離聲音調制發射接受電路設計; 2.信號濾波放大電路設計; 3.聲音環境濾波高性能放大電路設計;最好能有鎖相電路存在
          發表于 06-21 13:05

          異步SRAM存儲器接口電路設計(Altera FPGA開發板)

          異步SRAM存儲器接口電路設計(Altera FPGA開發板)如圖所示:
          發表于 08-15 14:37 ?3684次閱讀
          <b>異步</b>SRAM存儲器接口<b>電路設計</b>(Altera FPGA開發板)

          同步電路設計技術及規則—華為

          為了增加可編程邏輯器件電路工作的穩定性,一定要加強可編程邏輯器件設計的規范要求,要盡量采用同步電路設計。對于設計中的異步電路,要給出不能轉換為同步設計的原因,并對
          發表于 09-07 16:28 ?138次下載
          <b>同步</b><b>電路設計</b>技術及規則—華為

          集成電路設計導論

          集成電路設計導論內容有數位電路分析與設計,集成電路設計導論,類比電路分析與設計等。
          發表于 08-28 12:06 ?327次下載

          電路設計

          包含4本書:電力生產人員技能培訓 電路基礎部分 射頻集成電路芯片原理與用用電路設計--黃智偉CMOS模擬集成電路設計與仿真電路同步輔導及習題全解[hide][/hide]
          發表于 07-28 09:17

          基于掃描的電路設計

          通常我們在設計芯片的同時,可以根據芯片本身的特征,額外地把可測性電路設計(Design For Testability)在芯片里。談到可測性的電路設計,內建自測試(BIST)基于掃描Scan—Based)的電路設計
          發表于 06-10 10:13 ?1609次閱讀
          基于掃描的<b>電路設計</b>

          同步電路異步電路的區別是什么?

          今天去一家公司面試,筆試時,問了一道問題:1問:同步電路異步電路的區別是什么?2問:上一些什么網站找資料?3問:在指定采購員購買元器件時,如何選擇?
          發表于 05-12 14:45

          雙速異步電動機控制電路設計

          本帖最后由 gk320830 于 2015-3-9 18:37 編輯 雙速異步電動機控制電路設計及文字敘述(文字盡可能的多謝)求求各位高人了.謝謝了!手動控制.自動控制(時間繼電器)三角(低速)雙星行(高速)
          發表于 05-08 12:40

          異步時鐘域的亞穩態問題同步

          相較純粹的單一時鐘的同步電路設計,設計人員更多遇到的是多時鐘域的異步電路設計。因此,異步電路設計在數字電路設計中的重要性不言而喻。本文主要就異步設計中涉及到的
          發表于 07-31 16:51 ?56次下載

          數字邏輯電路設計課程

          數字邏輯電路設計課程 數字邏輯電路的設計包括兩個方面:基本邏輯功能電路設計邏輯電路系統設計。關于基本邏輯功能電路設計一般在《數字電路技術基礎
          發表于 05-24 16:05 ?114次下載

          基于LabVIEW的數字電路設計仿真

          基于LabVIEW的數字電路設計仿真 數字電路設計仿真是電子工程領域的基本技術。介紹了基于LabV IEW的數字電路設計仿真的原理方法,比較了其與專業EDA軟
          發表于 03-30 16:09 ?118次下載

          儀表放大器的特點電路設計原理

          儀表放大器的特點電路設計原理 儀表放大器的特點 高共模抑制比  共模
          發表于 03-10 16:54 ?2920次閱讀

          華為同步電路設計規范

          華為同步電路設計規范 為了增加可編程邏輯器件電路工作的穩定性,一定要加強可編程邏輯器件設計的規范要求,要盡量采用同步電路設計。對于設計中的異步
          發表于 02-11 10:04 ?124次下載

          OP放大電路設計

          OP放大電路設計本書是“實現電子電路設計叢書”之一。本書內容分基礎部分(1~5章)應用部分(6~9章)。本書適對象是相關領域工程技術人員以及大學相關專業本科生,研究生;也可供廣大的愛好者學習參考。[hide]OP放大器電路設計.rar[/hide]
          發表于 11-21 12:27

          電源電路設計原理及應用

          電源電路設計原理及應用&nbsp; 眾所皆知,電源電路設計,乃是在整體電路設計中最基礎的必備功夫,因此,在接下來的文章中,將會針對實體電源電路設計的案例做基本的探討。 電源device電路
          發表于 10-22 11:07

          基本時序電路設計實驗

          實驗二 基本時序電路設計(1)實驗目的:熟悉QuartusⅡ的VHDL文本設計過程,學習簡單時序電路的設計、仿真硬件測試。(2)實驗內容:Ⅰ.用VHDL設計一個帶異步復位的D觸發器,并利用
          發表于 10-11 09:21

          基礎電路設計與應用

          電路設計的基本理論及設計方法。本講義面向剛學完“基礎電路分析”及“現代電路分析”課程后的電子工程、通信控制類專業本科學生。前&nbsp; 言&nbsp;&nbsp;&
          發表于 08-20 19:01

          抗惡劣環境下的異步串行接口電路設計

          抗惡劣環境下的異步串行接口電路設計
          發表于 05-14 13:21 ?17次下載

          時序邏輯電路設計

          時序邏輯電路設計6.1 基本D觸發器的設計6.2 JK觸發器6.3 帶異步復位/置位端的使能T觸發器6.4 基本計數器的設計6.5 同步清零的計數器6.6 同步清零的可逆計數器6.7 同步預置數的計數器
          發表于 03-20 10:04

          異步電路設計 (Asynchronous Circuit D

          異步電路設計:集成電路設計之初,并沒有同步異步的區別,研究的重點在于“mechanical relay circuits”。70年代后,同步設計因為概念簡單、設計方便,逐漸成為設計的主流方案
          發表于 12-23 16:01 ?109次下載
          <b>異步</b><b>電路設計</b> (Asynchronous Circuit D

          Protel DXP電路設計及應用教程

          Protel DXP電路設計及應用教程是本解析Protel DXP電路設計應用的實例教程?!禤rotel DXP電路設計及應用教程》從實用角度出發,詳細講解了電路原理圖的設計與印制電路板的
          發表于 12-02 09:58 ?727次下載
          Protel DXP<b>電路設計</b>及應用教程

          射頻通信電路設計

          射頻通信電路設計系統地介紹了射頻通信電路設計的基本原理方法。全書從傳輸線理論,圓圖,兩端口
          發表于 09-16 15:39 ?461次下載
          射頻通信<b>電路設計</b>

          PLD設計技巧—采用同步電路設計

          PLD設計技巧—采用同步電路設計AsynchronousvsSynchronous Circuit Design Mainly useCombinationalLogic to do
          發表于 09-11 09:12 ?24次下載

          電源電路設計實例

          眾所皆知,電源電路設計,乃是在整體電路設計中最基礎的必備功夫,因此,在接下來的文章中,將會針對實體電源電路設計的案例做基本的探討。電源device電路※輸出電
          發表于 05-13 08:46 ?431次下載

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