单比特和多比特的信号处理

信号跨时钟域传输时，两个时钟的上升沿相位差没有固定关系，所以采样时钟很容易出现建立保持时间违例而采到亚稳态。

使用两级同步器处理：

两级同步器能降低亚稳态发生的概率，只是使信号变为稳态再往下传输，保证安全但并不保证正确。

如上图，A信号建立保持时间，导致B为亚稳态，但是由于有F3的存在，使其有足够的时间恢复稳态，所以C信号为稳态，对下游是安全的。

单比特数据CDC处理方法：

1、单比特CDC -- 慢到快

跨时钟信号的宽度 > 采样时钟的两个周期 -> 两级同步

【直接使用两级同步即可】

跨时钟信号的宽度 < 采样时钟的两个周期 -> 先脉冲扩展，再两级同步

【先脉冲扩展，把脉冲信号的宽度扩展为 大于 采样时钟的两个周期，再使用两级同步】

2、单比特CDC -- 快到慢

这种情况下，跨时钟信号的宽度(最小为快时钟的一个周期)肯定 小于 采样时钟(慢)的两个周期

跨时钟信号的宽度 < 采样时钟的两个周期 -> 先脉冲扩展，再两级同步

3、快慢不确定

握手处理：

A时钟域向B时钟域发送req信号，保持为高
B时钟域对req打两拍采样到1，再返回ack信号
A时钟域对ack打两拍采样到1，拉低req

多比特跨时钟域

多比特跨时钟域打两拍存在的问题：两个信号同时变化有延迟，导致采样时钟采样错误，本来应该是同时拉高，但是跨过来之后错开了

多比特数据CDC处理方法：

1、多比特信号合并为单比特信号

如果需要跨时钟域的信号存在逻辑关系，可以合并为单比特信号再跨时钟域传输

2、格雷码

把多比特信号转为格雷码再进行跨时钟域传输。保证同一时刻只有1bit变化

二进制码转为格雷码：二进制码右移一位，和原值异或

assign gray = (bin << 1) ^ bin

格雷码转为二进制码：bin[i] = 格雷码右移i位做 位异或

bin[i] = ^(gray >> i)

3、使用单比特握手信号

使用握手信号req和ack
A时钟域和B时钟域握手，握手期间保证传输的多bit数据稳定不变（稳定的数据可以随便跨时钟域）

4、使用异步FIFO

数据通过FIFO传输
读写指针(格雷码)跨时钟域传输

参考自：https://blog.csdn.net/m0_49597336/article/details/120095977