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, m3 `2 {2 i( g/ R% u  B4 B) ^! H5 V             1.1 FPGA中的竞争和冒险现象
3 V, q  k6 U/ Z, _5 ^2 P/ e      信号在FPGA器件内部通过连线和逻辑单元时，都有一定的延时。延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响。信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。由于存在这两方面因素，多路信号的电平
发生变化时，在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化,往往会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为"毛刺"。如果一个组合逻辑电路中有"毛刺"出现，就说明该电路存在"冒险"。（与分立元件不同，由于PLD内部不存在寄生电容电感，这些毛刺将被完整的保留并向下一级传递，因此毛刺现象在PLD、FPGA设计中尤为突出）可以概括的讲，只要输入信号同时变化，（经过内部走线）组合逻辑必将产生毛刺。 将它们的输出直接连接到时钟输入端、清零或置位端口的设计方法是错误的，这可能会导致严重的后果。 所以我们必须检查设计中所有时钟、清零和置位等对毛刺敏感的输入端口，确保输入不会含有任何毛刺冒险往往会影响到逻辑电路的稳定性。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，因此判断逻辑电路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。
/ K+ B9 c" R3 {9 f2 o" V! q- N2 H                 1.2如何处理毛刺
0 T& `+ S; J8 _. `4 E- Q3 A% c4 c       我们可以通过改变设计，破坏毛刺产生的条件，来减少毛刺的发生。例如，在数字电路设计中，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电路，这是因为同步电路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）
" P' G- N6 I; R& j; l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电路转化为同步电路。
' Z. k0 }% ]7 t3 r. _. c                1.3清除和置位信号
      在FPGA的设计中，全局的清零和置位信号必须经过全局的清零和置位管脚输入，因为他们也属于全局的资源，其扇出能力大，而且在FPGA内部是直接连接到所有的触发器的置位和清零端的，这样的做法会使芯片的工作可靠、性能稳定，而使用普通的IO脚则不能保证该性能。在FPGA的设计中，除了从外部管脚引入的全局清除和置位信号外在FPGA内部逻辑的处理中也经常需要产生一些内部的清除或置位信号。清除和置位信号要求象对待时钟那样小心地考虑它们，因为这些信号对毛刺也是非常敏感的。
/ _* f- |/ K. R: U3 }在同步电路设计中，有时候可以用同步置位的办法来替代异步清0。在用硬件描述语言的设计中可以用如下的方式来描述：
           异步清0的描述方法：
$ r9 V8 A. Z7 b7 H3 @( n- ?4 a, T3 t                             process(rst,clk)
                             begin
) Y+ v3 w( }; \9 W; O                             if rst=’1’ then
# _& ]. x& d# s3 ^                            count<=(others=>’0’);
0 Z' \& U+ b% c# g4 Z                            elsif clk’event and clk=’1’ then
                            count<=count+1;
; f" _& y2 R2 l: D' O  @                            end if;
                            end process;
( H% A3 l# ]6 j0 j, {         同步清0的描述方法：
* Q" S/ Z# W5 |4 ^                          process
                          begin
: f  N( V& {- T. Z                          wait until clk’event and clk=’1’;
                           if rst=’1’ then
- W( m' O/ E! Q3 T8 I- q' e                           count<=(others=>’0’);
                           else
! P) N+ O, ?2 g6 w                           count<=count+1;
                           end if;
                           end process;

Demyar

写的不错 谢谢楼主

fanichicl

谢谢楼主，楼主好人