FPGA中的冒险现象和如何处理毛刺

可编程逻辑

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描述

冒险往往会影响到逻辑威廉希尔官方网站 的稳定性。时钟端口、清零和置位端口对毛刺信号十分敏感,任何一点毛刺都可能会使系统出错,因此判断逻辑威廉希尔官方网站 中是否存在冒险以及如何避免冒险是设计人员必须要考虑的问题。

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如何处理毛刺

通过改变设计,破坏毛刺产生的条件,来减少毛刺的发生。例如,在数字威廉希尔官方网站 设计中,常常采用格雷码计数器取代普通的二进制计数器,这是因为格雷码计数器的输出每次只有一位跳变,消除了竞争冒险的发生条件,避免了毛刺的产生。

毛刺并不是对所有的输入都有危害,例如D触发器的D输入端,只要毛刺不出现在时钟的上升沿并且满足数据的建立和保持时间,就不会对系统造成危害,我们可以说D触发器的D输入端对毛刺不敏感。根据这个特性,我们应当在系统中尽可能采用同步威廉希尔官方网站 ,这是因为同步威廉希尔官方网站 信号的变化都发生在时钟沿,只要毛刺不出现在时钟的沿口并且不满足数据的建立和保持时间,就不会对系统造成危害。(由于毛刺很短,多为几纳秒,基本上都不可能满足数据的建立和保持时间)

去除毛刺的一种常见的方法是利用D触发器的D输入端对毛刺信号不敏感的特点,在输出信号的保持时间内,用触发器读取组合逻辑的输出信号,这种方法类似于将异步威廉希尔官方网站 转化为同步威廉希尔官方网站 。

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