炼狱传奇-异步复位同步释放之战

梦翼师兄

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经过前面的学习，相信大家已经充分体会到了verilog语言设计的精妙，今天开始“异步复位同步释放”的征战之旅。

异步复位同步释放是提高系统稳定性最有效的方式，下面介绍两种其他的复位方式，我们以此来比较说明异步复位同步释放的优点。

同步复位，代码如下图

                              

    异步复位，代码如下图

    请思考，在同步复位和异步复位按键放开的过程中，在时钟的上升沿，恰好rst_n由低变高，那么时钟采集的数据是一个0到1的跳变，数据是多少呢？

    上述情况，就是发生了亚稳态。亚稳态是在数据的建立时间和保持时间不满足的事情下发生的。亚稳态发生采集的数据有的寄存器认为是0，有的寄存器认为是1，所以无法确保所有的寄存器在同一个时钟沿跳出复位状态。

       下面介绍异步复位同步释放电路

reset_n接到两个异步复位寄存器的清零端（CLRN端接低电平的时候寄存器输出端会清零），当reset_n为0 时，寄存器reg3和寄存器reg4输出为0；由于寄存器reg1和寄存器reg2的CLRN端接到了寄存器reg4的输出端，所以寄存器输出端out_a和out_b会被清零，从而实现复位清零的功能。在reset_n由低变高时，第一个时钟周期将VCC输入到左边第一个寄存器，第二个寄存器保持为0，在第二个时钟周期后两个寄存器都变为1，输出端寄存器的清零端为1，跳出复位。

将上图电路描述为代码如下

同理下面介绍如何使用锁相环进行异步复位同步释放，复位电路原理图如下

要理解此电路，我们必须首先掌握一下几点：

1. locked信号为锁相环的输出信号，锁相环时钟输出端CO在上电以后会有一段不稳定的时间，此时locked信号为低电平，当时钟输出端C0输出保持稳定以后，locked信号也会同步拉高，表示输出有效。

2. areset为输入锁相环的高电平复位信号，当areset为高电平时，锁相环复位，没有时钟输出。

3. 寄存器ENA端为寄存器输出使能，高电平有效，只有当ENA保持为高电平的时候，寄存器才会有数据输出。

有以上电路原理图可以看出，当reset_n信号变为低电平以后，寄存器reg1、reg2、reg3、reg4都会清零，由于reset_n到areset端口之间经过了一个非门，电平取反，对于锁相环来说，复位端为高电平，可以实现复位。

当reset_n信号由低电平变为高电平以后，锁相环复位和所有寄存器清零同步结束，但由于锁相环的输出端locked信号需要稳定一定时间才能输出高电平而且寄存器reg3和reg4的输出使能端有locked信号控制，所以必须要等到锁相环输出稳定以后，VCC才会开始在寄存器reg3和reg4之间传递，使其他寄存器电路正式结束复位状态。

    上述电路代码，描述如下