FPGA设计实战-复位电路仿真设计

最近看 advanced fpga 以及 fpga 设计实战演练中有讲到复位电路的设计，才知道复位电路有这么多的门道，而不是简单的外界信号输入系统复位。

流程：
1. 异步复位：

优点:⑴大多数 DFF 都有异步复位端口，因此采用异步复位可以节约资源。

⑵设计相对简单。

⑶异步复位信号识别方便，而且可以很方便地使用 fpga 的全局复位端口。

缺点：⑴在复位信号释放时容易出现问题，亚稳态。

⑵复位信号容易受到毛刺的影响。这是由于时钟抖动或按键触发时的硬件原因造成的。

代码：一个 4bit 的计数器。

1 always @(posedge clk or negedge sys_rst_n) begin
2 if (~sys_rst_n) begin
3 count <= 0;
4 end //if
5 else begin
6 count <= count + 1'b1;    
7 end //else
8 end //always

复位信号低电平时候，系统立刻进入复位态；

2. 同步复位：

优点：⑴降低亚稳态出现的概率。

⑵使所设计的系统成为 100%的同步时序电路，有利于时序分析，综合出来的 Fmax 一般较高。

⑶只有在时钟有效沿才有效，可以滤除高于时钟频率的毛刺。

缺点：⑴复位信号的有效时长必须大于时钟周期，才能真正被系统识别并完成复位任务。

⑵大多数的 Dff 只有异步复位端口，会浪费较多的逻辑资源。

代码：

1 always @(posedge clk) begin
2 if (~sys_rst_n) begin
3 count <= 0;
4 end //if
5 else begin
6 count <= count + 1'b1;    
7 end //else
8 end //always

时钟上升沿如果复位信号为低电平，复位开始，时钟上升沿若复位信号为高电平，复位结束。

3. 异步复位同步释放：（推荐使用）

优点：结合了同步复位与异步复位的优点。

缺点：容易受到噪声与宰脉冲的干扰。如果可能，最好对输入到 fpga 的异步复位信号先进行滤波与去抖动。

代码：

1 module rstn_as (
2 //input;
3 input wire clk,
4 input wire sys_rst_n,
5 //output;
6 output reg rst_n
7 );
8 reg rst_n_reg;
9 always @(posedge clk or negedge sys_rst_n) begin
10 if (~sys_rst_n) begin
11 rst_n <= 1'b0;
12 rst_n_reg <= 1'b0;
13 end //if
14 else begin
15 rst_n_reg <= 1'b1;
16 rst_n <= rst_n_reg;    
17 end //else
18 end //always
19
20 endmodule
wire rst_n;

rstn_as u1(
.clk (clk),
.sys_rst_n (sys_rst_n),
.rst_n (rst_n)
);
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if (~rst_n) begin
count <= 0;
end //if
else begin
count <= count + 1'b1;    
end //else
end //always

当复位信号低电平时，系统立即复位；当时钟上升沿检测到复位信号失效后，在下一个时钟上升沿拉高 rst_n。新的 rst_n 是已经同步化了的复位信号。

以上。

审核编辑 黄昊宇