FPGA设计中对输入信号的处理（转）

1.输入信号为什么要寄存

一般来说，在全同步设计中，如果信号来自同一时钟域，各模块的输入不需要寄存。只要满足建立时间和保持时间的约束，可以保证在时钟上升沿到来时，输入信号已经稳定，可以采样得到正确的值，但是如果模块需要使用输入信号的跳变沿（比如帧同步信号），千万不要直接这样用：

always@(posedge inputs)

begin

...

end

2.所有信号都需要寄存两拍吗

如果这个输入信号来自异步时钟域（比如FPGA芯片外部的输入），必须寄存两拍，第一拍将输入信号同步化，同步化的输出可能带来建立/保持时间的冲突，产生亚稳态。需要再寄存一拍，减少亚稳态带来的影响。

如果这个输入信号来自同一时钟域且需要用到跳变沿，需要寄存一拍，否则时序报告多半会报clock skew > data delay，造成建立/保持时间的冲突。

总而言之，五条原则：

全局时钟的跳变沿最可靠
来自异步时钟域的输入需要寄存一次以同步化，再寄存一次以减少亚稳态带来的影响
不需要用到跳变沿的来自同一时钟域的输入，没有必要对信号进行寄存
需要用到跳变沿的来自同一时钟域的输入，寄存一次即可
需要用到跳变沿的来自不同时钟域的输入，需要用到3个触发器，前两个用来同步，第3个触发器的输出和第2个的输出经过逻辑门来判断跳变沿

给出一个verilog模板“

always@(posedge clk) //不对输入信号进行寄存

begin

if(inputs) begin

....

end

end

always @(posedge clk) // 对输入信号寄存一拍

begin

inputs_reg <= inputs;

if(inputs_reg == 1'b0 && inputs == 1'b1)

begin

....

end

end

always@(posedge clk) //对输入信号寄存三拍

begin

inputs_reg1 <= inputs;

inputs_reg2 <= inputs_reg1;

inputs_reg3 <= inputs_reg2;

if(inputs_reg2 == 1'b1 && inputs_reg3 == 1'b0) begin

....

end

end