方法1 雙觸發(fā)器（打2拍）

該方法只用于慢到快時(shí)鐘域的1bit信號(hào)傳遞。在Xilinx器件中，可以使用(* ASYNC_REG = "TRUE" *)標(biāo)記，將兩個(gè)寄存器盡量靠近綜合，降低 亞穩(wěn)態(tài)因?qū)Ь€延遲太大而傳播到第二個(gè)寄存器的可能性。

moduleff2(  input clk0,//10Minput din,  input clk1,//100Moutputdout );  regdin_r=1'd0;   (* ASYNC_REG ="TRUE"*)  regr0=1'd0;   (* ASYNC_REG ="TRUE"*)  regr1=1'd0;  assigndout = r1;  always@(posedgeclk0)     din_r <= din;//由于不確定前級(jí)是否有觸發(fā)器，這里默認(rèn)加一級(jí)寄存，防止出現(xiàn)毛刺always@(posedge?clk1)begin? ? ?r0 ? ?<= din_r; ? ? ? ? r1 ? ?<= r0; ? ?endendmodule

方法2 雙向握手 傳遞信號(hào)

雙向握手方法使用了5個(gè)觸發(fā)器，右邊3個(gè)與方法1一致。左邊兩個(gè)用于將確認(rèn)信號(hào)同步到寫(xiě)時(shí)鐘域。用戶必須將信號(hào)保持到確認(rèn)信號(hào)置高。
該方法適用于慢到快、快到慢、1bit信號(hào)傳遞，一般而言，信號(hào)有效值為高電平。

可以用一個(gè)非門(mén)、一個(gè)異或門(mén)、一個(gè)與門(mén)，和一個(gè)觸發(fā)器（下圖中的reg-2）實(shí)現(xiàn)信號(hào)保持，輸入低速單脈沖,但是不保證輸出單脈沖，可以在輸出端加一個(gè)寄存器，用于上升沿判斷.

在verilog可以用一些簡(jiǎn)單的判斷來(lái)保持信號(hào)。下面是一個(gè)單向信號(hào)異步橋，支持單脈沖輸入，單脈沖輸出，時(shí)鐘速率無(wú)限制
使用時(shí)，確保在active置低時(shí)，將s_vld給異步橋。

/* *  Name : 單向信號(hào)異步橋 *  Origin: 230406 *  EE  : hel */modulesignalbridge_async(  inputwire        s_clk  ,  inputwire        s_rstn ,  inputwire        s_vld  ,// pulse inputinputwire        d_clk  ,  inputwire        d_rstn ,  outputreg        d_vld  ,// pulse outputoutputwire        active  );reg[1 :0] s_syncer ;reg[1 :0] d_syncer ;wire    ack_d2 = s_syncer[1];wire    req_d2 = d_syncer[1];  reg     req_d3;reg     async_req;wire    async_ack = req_d2;assign   active = async_req | ack_d2 ;// Source clock domainalways@(posedges_clkornegedges_rstn)beginif(!s_rstn)begin    s_syncer  <=?2'd0; ? ?endelsebegin? ? ? ? ?s_syncer ? <= ?{s_syncer[0],async_ack}; ? ?endendalways?@(posedge?s_clk?ornegedge?s_rstn)?beginif?(!s_rstn)?begin? ? ? ? ?async_req ? <=?1'd0; ? ?endelseif(ack_d2)begin? ? ? ? ?async_req ? <=?1'd0; ? ?endelseif(s_vld)begin? ? ? ? ?async_req ? <=?1'd1; ? ?endend// Destination clock domainalways?@(posedge?d_clk?ornegedge?d_rstn)?beginif?(!d_rstn)?begin? ? ? ? ?d_syncer ? <=?2'd0; ? ?endelsebegin? ? ? ? ?d_syncer ? <= ?{d_syncer[0],async_req}; ? ?endendalways?@(posedge?d_clk?ornegedge?d_rstn)?beginif?(!d_rstn)?begin? ? ? ? ?req_d3 ? ? ?<=?1'd0; ? ? ? ? d_vld ? ? ? <=?1'd0; ? ?endelsebegin? ? ? ? ?req_d3 ? ? ?<= req_d2; ? ? ? ? d_vld ? ? ? <= req_d2 & (~req_d3); ? ?endendendmodule

方法3 雙向握手 傳遞數(shù)據(jù)

可以使用請(qǐng)求信號(hào)采樣跨時(shí)鐘域過(guò)來(lái)的多比特?cái)?shù)據(jù)，就可以做到數(shù)據(jù)的跨時(shí)鐘域了（數(shù)據(jù)跨時(shí)鐘域，頻率低到高，高到低）如下圖：

圖里沒(méi)有畫(huà)反饋信號(hào)，數(shù)據(jù)需要在目的時(shí)鐘采樣時(shí)保持穩(wěn)定。這種單個(gè)數(shù)據(jù)跨時(shí)鐘域傳輸?shù)木帉?xiě)流程如下：

原時(shí)鐘域置高req，置好data

目的時(shí)鐘域?qū)eq打兩拍變成req_d2

目的時(shí)鐘域檢測(cè)到req_d2置高，將data打到寄存器內(nèi)，并將ack置高

原時(shí)鐘域檢測(cè)到ack_d2被置高，拉低req

目的時(shí)鐘域檢測(cè)到req_d2被拉低，將ack拉低

通過(guò)上述流程編寫(xiě)的數(shù)據(jù)異步橋如下：
支持單個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出，時(shí)鐘速率無(wú)限制。使用時(shí)，確保在active置低時(shí)，將s_din和s_vld給異步橋，s_vld必須為單脈沖。

/* *  Name : 單向數(shù)據(jù)異步橋 *  Origin: 230404 *  EE  : hel */moduledatabridge_async #(  parameterDW =8)(  inputwire        s_clk  ,  inputwire        s_rstn ,  inputwire  [DW-1:0]  s_din  ,  inputwire        s_vld  ,// pulse inputinputwire        d_clk  ,  inputwire        d_rstn ,  outputreg  [DW-1:0]  d_dout ,  outputreg        d_vld  ,// pulse outputoutputwire        active  );reg[1 :0] s_syncer ;reg[1 :0] d_syncer ;wire    ack_d2 = s_syncer[1];wire    req_d2 = d_syncer[1];  reg     req_d3;reg[DW-1:0] async_dat;reg     async_req;wire    async_ack = req_d2;assign   active = async_req | ack_d2 ;// Source clock domainalways@(posedges_clkornegedges_rstn)beginif(!s_rstn)begin    s_syncer  <=?2'd0; ? ?endelsebegin? ? ? ? ?s_syncer ? <= ?{s_syncer[0],async_ack}; ? ?endendalways?@(posedge?s_clk?ornegedge?s_rstn)?beginif?(!s_rstn)?begin? ? ? ? ?async_dat ? <= {DW{1'd0}}; ? ?endelseif(s_vld && (!active))begin? ? ? ? ?async_dat ? <= ?s_din; ? ?endendalways?@(posedge?s_clk?ornegedge?s_rstn)?beginif?(!s_rstn)?begin? ? ? ? ?async_req ? <=?1'd0; ? ?endelseif(ack_d2)begin? ? ? ? ?async_req ? <=?1'd0; ? ?endelseif(s_vld)begin? ? ? ? ?async_req ? <=?1'd1; ? ?endend// Destination clock domainalways?@(posedge?d_clk?ornegedge?d_rstn)?beginif?(!d_rstn)?begin? ? ? ? ?d_syncer ? <=?2'd0; ? ?endelsebegin? ? ? ? ?d_syncer ? <= ?{d_syncer[0],async_req}; ? ?endendalways?@(posedge?d_clk?ornegedge?d_rstn)?beginif?(!d_rstn)?begin? ? ? ? ?d_dout ? ? ?<= {DW{1'd0}}; ? ?endelseif(req_d2)begin? ? ? ? ?d_dout ? ? ?<= async_dat; ? ?endendalways?@(posedge?d_clk?ornegedge?d_rstn)?beginif?(!d_rstn)?begin? ? ? ? ?req_d3 ? ? ?<=?1'd0; ? ? ? ? d_vld ? ? ? <=?1'd0; ? ?endelsebegin? ? ? ? ?req_d3 ? ? ?<= req_d2; ? ? ? ? d_vld ? ? ? <= req_d2 & (~req_d3); ? ?endendendmodule

testbench：

`timescale1ns/1psmoduledatabridge_async_tb ();parameterDW =8;regs_clk =0;regs_rstn =0;reg[DW-1:0] s_din =0;regs_vld =0;regd_clk =0;regd_rstn =0;wire[DW-1:0] d_dout;wired_vld;wireactive;reg[DW-1:0]buffer ;realts;realtd;reala;realb;realclkstp;always#(ts) s_clk <= ~s_clk;always#(td)? d_clk <= ~d_clk; databridge_async?#(DW)?databridge_async ( ? ?.s_clk? ?( s_clk ?), ? ?.s_rstn? ( s_rstn ), ? ?.s_din? ?( s_din ?), ? ?.s_vld? ?( s_vld ?), ? ?.d_clk? ?( d_clk ?), ? ?.d_rstn? ( d_rstn ), ? ?.d_dout? ( d_dout ), ? ?.d_vld? ?( d_vld ?), ? ?.active? ( active ) );taskautomatic?gen_trans;input?[DW-1:0]data;begin? ? ?#0? ? ?s_vld ?= ?1; ? ? s_din ?= data; ? ? @(posedge?s_clk); ? ? #0? ? ?s_vld ?= ?0; ? ? s_din ?= ?0;endendtask//automatictaskautomatic?wait_busy;begin? ? ?@(posedge?s_clk);#0; ? ?while?(active)?begin? ? ? ? ?@(posedge?s_clk);#0; ? ?endendendtask//automatictaskautomatic?loop_test;inputinteger?n;integer?i;reg?[63:0]random_dat;beginfor?(i =?0;i

	

	方法4 轉(zhuǎn)為獨(dú)熱碼或格雷碼

	如果多bit信號(hào)是簡(jiǎn)單連續(xù)變化（連續(xù)加一或減一），可以將其轉(zhuǎn)為格雷碼，再打2拍到目標(biāo)時(shí)鐘域，最終再解碼為二進(jìn)制編碼。

	如果多bit信號(hào)沒(méi)有變化規(guī)律，可以將其轉(zhuǎn)為獨(dú)熱碼，再打2拍到目標(biāo)時(shí)鐘域，最終再解碼為二進(jìn)制編碼。該方法適用于慢到快、多bit信號(hào)傳遞。

	為什么data不能直接通過(guò)同步器過(guò)域：


	多比特?cái)?shù)據(jù)由于存在傳輸路徑延遲，到達(dá)同步器有先后順序，導(dǎo)致同步器采樣到不同電平，輸出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。

	根本原因是源端數(shù)據(jù)有多個(gè)bit發(fā)生跳變。如果每次只有一個(gè)bit跳變（連續(xù)變化格雷碼、獨(dú)熱碼），就一定能采樣到正確的數(shù)據(jù)。

	假如目的時(shí)鐘非常慢，比原時(shí)鐘慢很多，在慢時(shí)鐘上升沿時(shí)還是能采到正確數(shù)據(jù)，可能采到跳變之前的也可能是之后的，但總之都是source的數(shù)據(jù)。如果采到跳變之前的數(shù)據(jù)，就會(huì)產(chǎn)生異步FIFO的虛空虛滿。從這個(gè)角度看，異步FIFO是絕對(duì)安全的（忽略同步器失效），異步FIFO兩邊的時(shí)鐘頻率沒(méi)有任何要求。

	方法5 深度為2的ASYNC-FIFO

	在傳輸信號(hào)，不需要較高帶寬時(shí)，可以將普通格雷碼異步FIFO特化為2-deep ASYNC-FIFO，該方法適用于慢到快、快到慢、多bit信號(hào)傳遞。一般很少使用2deep-FIFO，而是使用雙向握手來(lái)傳遞單個(gè)多比特?cái)?shù)據(jù)。


	方法6 ASYNC-FIFO

	該方法適用于慢到快、快到慢、多bit數(shù)據(jù)傳遞。

	
moduleasync_fifo//（First_Word_Fall_Through FIFO，數(shù)據(jù)提前輸出，可能不利于時(shí)序收斂）#(  parameterintegerDATA_WIDTH =16,  parameterintegerADDR_WIDTH =8//深度只能是2**ADDR_WIDTH) (  inputwire        wr_rst ,    inputwire        wr_clk ,    inputwire        wr_ena ,    inputwire[DATA_WIDTH-1:0] wr_dat ,   outputwire        wr_full ,  inputwire        rd_rst ,   inputwire        rd_clk ,    inputwire        rd_ena ,    outputwire[DATA_WIDTH-1:0] rd_dat ,   outputwire        rd_empty );reg [DATA_WIDTH-1:0]mem[0:2**ADDR_WIDTH-1];reg [ADDR_WIDTH :0]wrptr;reg [ADDR_WIDTH :0]rdptr;wire[ADDR_WIDTH-1:0]wraddr = wrptr[ADDR_WIDTH-1:0];wire[ADDR_WIDTH-1:0]rdaddr = rdptr[ADDR_WIDTH-1:0];wire[ADDR_WIDTH :0]wrptr_gray = (wrptr>>1)^wrptr;wire[ADDR_WIDTH :0]rdptr_gray = (rdptr>>1)^rdptr;reg [ADDR_WIDTH :0]wrptr_gray_r0;reg [ADDR_WIDTH :0]wrptr_gray_r1;reg [ADDR_WIDTH :0]rdptr_gray_r0;reg [ADDR_WIDTH :0]rdptr_gray_r1;assignwr_full = (wrptr_gray == {~rdptr_gray_r1[ADDR_WIDTH:ADDR_WIDTH-1],rdptr_gray_r1[ADDR_WIDTH-2:0]});assignrd_empty = (rdptr_gray == wrptr_gray_r1);//在有些設(shè)計(jì)中，full和empty提早一個(gè)時(shí)鐘出現(xiàn)，并加了一級(jí)寄存，這有助于收斂always@(posedgewr_clkorposedgewr_rst)beginif(wr_rst)begin    rdptr_gray_r0 <=?'d0; ? ? ? ? rdptr_gray_r1 <=?'d0; ? ?endelsebegin? ? ? ? ?rdptr_gray_r0 <= rdptr_gray; ? ? ? ? rdptr_gray_r1 <= rdptr_gray_r0; ? ?endendalways?@(posedge?rd_clk?orposedge?rd_rst)?beginif?(rd_rst)?begin? ? ? ? ?wrptr_gray_r0 <=?'d0; ? ? ? ? wrptr_gray_r1 <=?'d0; ? ?endelsebegin? ? ? ? ?wrptr_gray_r0 <= wrptr_gray; ? ? ? ? wrptr_gray_r1 <= wrptr_gray_r0; ? ?endendalways?@(posedge?wr_clk?orposedge?wr_rst)?beginif?(wr_rst)?begin? ? ? ? ?mem[0] ? ? ?<=?'d0; ? ? ? ? wrptr ? ? ? <=?'d0; ? ?endelseif?(wr_ena&&(!wr_full))?begin? ? ? ? ?mem[wraddr] <= wr_dat; ? ? ? ? wrptr ? ? ? <= wrptr +?1'd1; ? ?endelsebegin? ? ? ? ?mem[wraddr] <= mem[wraddr]; ? ? ? ? wrptr ? ? ? <= wrptr; ? ?endendalways?@(posedge?rd_clk?orposedge?rd_rst)?beginif?(rd_rst)?begin? ? ? ? ?rdptr ? ? ? <=?'d0; ? ?endelseif?(rd_ena&&(!rd_empty))?begin? ? ? ? ?rdptr ? ? ? <= rdptr +?1'd1; ? ?endelsebegin? ? ? ? ?rdptr ? ? ? <= rdptr; ? ?endendassign?rd_dat = mem[rdaddr];endmodule