我刚开始使用各种不同的模块创建 FPGA 系统来驱动 I2C 总线(尽管我认为这个问题适用于任何 FPGA 系统),并且所有模块都使用同步复位。
这些模块使用时钟分频器模块进行计时,该模块获取系统时钟并向系统的其余部分输出较低的频率。
我遇到的问题是,当复位信号变低时,时钟分频器复位,因此其他模块依赖的时钟停止 - 因此其他模块不会注册复位
一个明显的解决方案是进行异步复位,但是,在 Xilinx ISE 中,它似乎不喜欢它们,并抛出警告,指出这与 Spartan-6 FPGA 不兼容(特别是当异步代码之后的代码是同步代码时) ,这是因为 I2C 总线使用总线时钟将位放入总线上)。
另一种解决方案是时钟分频器根本不可重置,因此时钟永远不会停止并且所有模块都会正确重置。然而,这意味着时钟分频器寄存器无法初始化/重新初始化为已知状态 - 我被告知这将是一个大问题,尽管我知道您可以使用 := '0'/'1';
仿真中的操作符,但是一旦在实际的 FPGA 上编程就不起作用了(?)。
同步复位的约定是什么?时钟发生器一般不复位吗?或者它们仅在复位信号的瞬时边沿复位?或者我的建议都不是真正的解决方案!
我放入了时序图和代码来说明我的意思,并显示我一直在使用的代码。
非常感谢!
David
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;
library UNISIM;
use UNISIM.VComponents.all;
ENTITY CLK_DIVIDER IS
GENERIC(INPUT_FREQ : INTEGER;
OUT1_FREQ : INTEGER;
OUT2_FREQ : INTEGER
);
PORT(SYSCLK : IN STD_LOGIC;
RESET_N : IN STD_LOGIC;
OUT1 : OUT STD_LOGIC;
OUT2 : OUT STD_LOGIC);
END CLK_DIVIDER;
architecture Behavioral of Clk_Divider is
constant divider1 : integer := INPUT_FREQ / OUT1_FREQ / 2;
constant divider2 : integer := INPUT_FREQ / OUT2_FREQ / 2;
signal counter1 : integer := 0;
signal counter2 : integer := 0;
signal output1 : std_logic := '0';
signal output2 : std_logic := '0';
begin
output1_proc : process(SYSCLK)
begin
if rising_edge(SYSCLK) then
if RESET_N = '0' then
counter1 <= 0;
output1 <= '1';
else
if counter1 >= divider1 - 1 then
output1 <= not output1;
counter1 <= 0;
else
counter1 <= counter1 + 1;
end if;
end if;
end if;
end process;
output2_proc : process(SYSCLK)
begin
if rising_edge(SYSCLK) then
if RESET_N = '0' then
counter2 <= 0;
output2 <= '1';
else
if counter2 >= divider2 - 1 then
output2 <= not output2;
counter2 <= 0;
else
counter2 <= counter2 + 1;
end if;
end if;
end if;
end process;
OUT1 <= output1;
OUT2 <= output2;
end Behavioral;
不要使用用户逻辑生成内部时钟,但如果确实需要多个时钟,请使用设备特定的 PLL/DCM。然后,在派生时钟上运行的所有用户逻辑都应保持复位状态,直到时钟稳定为止,然后可以根据设计要求释放用户逻辑的复位。可以使用同步复位或异步复位。
但在这种情况下,可能会生成一个时钟使能信号,并在每次需要更新信号时断言该使能信号一个周期,以便生成所需的任何协议,例如I2C 协议具有适当的时序。
使用更少的时钟,结合同步时钟使能信号,可以进行设置静态时序分析 (STA) https://en.wikipedia.org/wiki/Static_timing_analysis更容易,还可以避免重置同步和时钟域交叉 (CDC) https://en.wikipedia.org/wiki/Clock_domain_crossing.
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