【芯片前端】保持代码手感——跨异步DMUX

简介: 【芯片前端】保持代码手感——跨异步DMUX

前言

同样是之前的网站,也PASS了网站的对比。不过呢,经过之前的“边长为5的等腰三角型”事件后,我对这网站的对比结果和PASS就不是那么信任了。具体是个什么事件呢,事情的经过是这个样子的,那一天我心血来潮看了看SHELL的题目:


打印边长为5的等腰三角形。


你的脚本应该输出


   *

  * *

 * * *

* * * *

* * * * *

我一看这题有意思哈,然后手贱点开了评论:



啊啊啊哈哈哈哈哈哈嘎嘎嘎哈哈哈或哈哈奥奥奥或或过!


然后我头铁试了一下:



哈哈哈哈哈哈~~~空气中充满了欢快的气氛。


所以呢这导致我对网站的评判结果不太信任,那么这个题就顺着说下我的解题好了,不保证一定是对的啊;


题目

题目如下:


在data_en为高期间,data_in将保持不变,data_en为高至少保持3个B时钟周期。表明,当data_en为高时,可将数据进行同步。


本题中data_in端数据变化频率很低,相邻两个数据间的变化,至少间隔10个B时钟周期。


接口如下:

module mux(
  input         clk_a , 
  input         clk_b ,   
  input         arstn ,
  input       brstn   ,
  input   [3:0] data_in ,
  input               data_en ,
  output reg  [3:0]   dataout
);
endmodule


解题思路

跨异步DUX结构,结构图应该还比较简单,之前的博文里总结过(如果结果想错了那就一条道走到黑吧~):


【异步电路碎碎念4】 —— 跨异步的处理方法



按照这个结构进行解题,先把跨异步打拍模块做出来。我希望做一个打拍可配置的单比特跨异步模块,所以很显然的我需要用到generate语法,但是这个语法我记得很差,尤其不知道怎么和always一起使用,基本就会例化模块,那么变通下,我先做寄存器模块(请忽略位宽不匹配问题):

module dffr#(
  parameter WIDTH = 1
)(
  input clk,
  input rst_n,
  input  [WIDTH -1:0]in,
  output [WIDTH -1:0]out
);
reg [WIDTH -1:0]out;
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
  if(~rst_n) out <= 0;
  else       out <= in;
end
endmodule


有了打拍模块,做单比特跨异步模块就简单很多了:

module sync_cell #(
  parameter SYNC_CYC = 2
)(
  input  clk,
  input  rst_n,
  input  in,
  output out
);
wire [SYNC_CYC :0]in_dff;
assign in_dff[0] = in;
assign out = in_dff[SYNC_CYC];
genvar i;
generate
    for(i=1; i<=SYNC_CYC; i=i+1)begin: inst_rtl
        dffr u_dffr[i](clk, rst_n, in_dff[i-1], in_dff[i]);
    end
endgenerate
endmodule


那么接下来要做的就是把控制信号打拍送到B时钟域,然后检测信号上升沿,采样即可:


module mux(
  input         clk_a , 
  input         clk_b ,   
  input         arstn ,
  input       brstn   ,
  input   [3:0] data_in ,
  input               data_en ,
  output reg  [3:0]   dataout
);
wire data_en_sync;
wire data_en_sync_ff;
wire data_en_sync_ch;
sync_cell u_sync(clk_b, brstn, data_en, data_en_sync);
dffr u_data_en_sync_ff(clk_b, brstn, data_en_sync, data_en_sync_ff);
assign data_en_sync_ch = (data_en_sync == 1) && (data_en_sync_ff == 0);
always @(posedge clk_b or negedge brstn)begin
  if(~brstn)         dataout <= 0;
  else if(data_en_sync_ch) dataout <= data_in;
end
endmodule


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