单时钟域网络传输时延测量插值优化算法

对单时钟域理论难以提高测量精度的根本原因进行探讨,认为回环处理时间作为误差因子引入影响测量精度。对单时钟域测量法的公式作进一步的演绎推导,提出在原先测量方法的基础上插值增添测量时刻的优化测量方法,并对所提出的方法进行了实验测试验证。实验结果表明,增加差值优化的测量算法能接近复杂硬件测量场景的单时钟域测量精度。

基于OCP的轻量级多主从跨时钟域片上总线设计

开放芯核协议(Open Core Protocol,OCP)总线可被应用于将IP核功能与接口解耦,实现IP核的即插即用。针对OCP连接到异步时钟域时的同步问题,改进设计了轻量化的同步接口,在同步化控制信息的同时降低了跨时钟域缓存数据导致的硬件消耗。为解决点到点的OCP总线的扩展性不足的缺陷,将设计的跨时钟域OCP总线部署于共享总线互联的高级高性能总线(AMBA High-performance Bus,AHB),实现了多主从多时钟域传输。仿真和验证表明,设计的改进跨时钟域OCP-AHB总线可以正确传输数据,可用于其他工作的快速部署。

用LabVIEW FPGA模块实现不同时钟域的数据连续传输

为了解决基于LabVIEW FPGA模块的DMA FIFO深度设定不当带来的数据不连续问题,结合LabVIEW FPGA的编程特点和DMA FIFO的工作原理,提出了一种设定FIFO深度的方法。对FIFO不同深度的实验表明,采用该方法设定的FIFO深度能够比较好地满足系统对数据连续传输的要求。研究结果对深入展开研究和工程设计具有一定的指导意义。

面向SoC系统芯片中跨时钟域设计的模型检验方法

传统方法无法在RTL验证阶段全面验证SoC系统芯片中的跨时钟域设计.为解决此问题,本文首先提出描述亚稳态现象的等价电路实现,用以在RTL验证中准确体现亚稳态现象的实际影响;然后使用线性时序逻辑对跨时钟域设计进行设计规范的描述;为缓解模型检验的空间爆炸问题,进一步针对跨时钟域设计的特点提出基于输入信号的迁移关系分组策略和基于数学归纳的优化策略.实验结果表明本文提出的方法不仅可以在RTL验证阶段有效地发现跨时钟域设计的功能错误,而且可以使验证时间随实验用例中寄存器数量的递增趋势从近似指数级增长减小到近似多项式级增长.

ASIC系统中跨时钟域配置模块的设计与实现

本文概述了ASIC系统中跨时钟域配置模块的多种设计方案以及实现方法,并且着重对分析由于跨时钟域带来的异步时钟问题进行了分析,提出了避免“潜在逻辑错误”发生的解决方案。同时研究了设计方案对后端实现中可能出现的影响,避免了不合理的前端设计给后端实现带来的困难。

面向SOC芯片的跨时钟域设计和验证

随着高性能、低功耗芯片的发展,多时钟域和跨时钟域(Clock Domain Crossing,CDC)设计越来越多,CDC设计和验证越来越重要。阐述了5种常用的同步器设计模板。验证方法提出了层次化的验证流程:结构化检查,基于断言的验证(assertion-based verification,ABV),对关键模块进行形式化验证。CDC设计应用于研发的一款65nm工艺SOC芯片(最高主频1GHz、10个时钟域设计、多种工作模式),该芯片已流片回来。经测试,芯片的功能正确,说明设计和验证方法是完备的。

降低系统芯片中跨时钟域设计和验证复杂度的方法

在系统芯片设计中,直接采用现有的跨时钟域信号处理方法不仅设计复杂度高而且验证难度大。为了解决这个问题,将跨时钟域设计与功能设计完全分离,在每个通信接口部件中采用独立的、专用的跨时钟域处理模块统一解决跨时钟域信号的传输问题,并通过封装点对点通信接口和合并处理同一方向的跨时钟域信号,将需要处理的跨时钟域信号的数量减少为方向相反的2组。实验结果表明,该方法能够有效降低跨时钟域设计的验证难度和系统芯片的设计复杂度,并且不会明显增加功能部件的传输延迟和面积开销。

基于随机延时注入的跨时钟域信号验证方法

为了应对现代SOC复杂的时钟结构给跨时钟域信号处理带来的隐患,分析了跨时钟域信号产生的亚稳态现象的根本原因和常用的跨时钟域信号的处理方法,针对跨时钟域信号处理难以验证的问题,提出了基于随机延时注入的跨时钟域仿真验证方法.通过将亚稳态现象抽象成采样数据在时钟上的随机抖动,使得芯片设计的RTL前仿真在没有时钟树物理信息的情况下能够模拟出亚稳态效应.分析结果表明此方法能够完成SOC芯片的跨时钟域信号的功能验证.

面向模型检验的跨时钟域设计电路特性生成方法

对跨时钟域设计进行功能验证是SoC验证中的难点问题.传统的面向跨时钟域设计的模型检验方法并没有充分考虑电路特性描述的完整性问题,然而制订完整的电路特性是模型检验有效性的基础,不全面的电路特性描述将可能隐藏设计错误.为生成完整的描述跨时钟域设计的电路特性,本文首先提出基于有限状态自动机的电路特性生成方法;然后为缓解状态空间爆炸问题,提出基于亚稳态的数值化简策略.通过对两个典型的跨时钟域设计进行实验的结果表明,采用本文方法不仅能够达到100%的电路特性覆盖率,而且可以发现被传统方法隐藏的功能错误.同时模型检验的时间代价也能够得到大幅度降低.

星载FPGA混合时钟域设计

设计了以XC2V3000为核心处理芯片的星载FPGA系统的涵盖高速、中速、低速和甚低速的混合时钟域,对混合时钟域可靠性设计中的关键问题,如资源降额、时序冗余、布局布线等,做了深入研究,提出了基于全局时钟网络、时钟鉴相、FIFO缓冲的多时钟同步设计解决方案,并在实际工程中验证了方案的可行性和可靠性。

基于FPGA的“龙鳞”通信模块跨时钟域验证实践

由于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)功能实现的多元化,往往会出现不同时钟域的信号.不同时钟域的信号进行交互,若不进行同步处理,经常会产生数据丢失、时序错误等问题,所以跨时钟域检查对FPGA功能实现特别重要.本文主要阐述了在开展"龙鳞"平台通信模块FPGA软件验证与确认工作中跨时钟域检查的测试流程和方法,对跨时钟异常进行分类,分析通信模块FPGA软件的跨时钟异常并提供解决方案,为FPGA测试工程师提供一种测试思路.

FPGA设计中跨时钟域信号同步方法

随着FPGA系统设计的复杂化,系统内部的各个功能模块往往需要工作在不同频率的异步时钟域中,因此系统内核心功能模块与外设的通信设计无法避免地会涉及到跨时钟域的数据与信号的传递问题。尽管跨时钟域的同步问题并不属于FPGA系统设计领域的新问题,但是随着多时钟域系统的常见化和复杂化,使得跨时钟域同步这一要求具备了新的重要意义。在对跨时钟域设计中容易出现的亚稳态现象及其造成的影响进行简要概述与分析的基础上,为了减小亚稳态发生的概率和降低系统对亚稳态错误的敏感程度,提出了四种跨时钟域同步的解决方案,较为详细地阐述了设计方案,对设计进行了评估与分析,并给出了优化设计。

芯片中跨时钟域的数据传输的解决方法

文章针对大规模集成电路设计中所遇到的跨时钟域的数据传输这一问题,根据多年工作积累总结的解决方案,并对其中几种常用方法进行了分析,提出了各自的优缺点和适用范围。这对科研和工程应用方面有一定的参考意义。

异步时钟域信号同步的实现

随着数字电子系统设计的快速发展,FPGA(现场可编程门阵列)在一些实际应用系统中通常包含有多个不同时钟,而系统功能实现的前提就是要完成数据在多个不同的时钟域之间进行传输,通常会产生亚稳态危害,为了较小亚稳态风险,本文分析了在跨时钟域时系统可能出现的亚稳态问题,提出了在FPGA工程设计中实现不同时钟域间的数据同步方法,对异步FIFO缓存法做了重点介绍.读写地址指针均采用了格雷码的形式,格雷码的特点是的相邻元之间每一次只有一位数据发生变化,所以系统的亚稳态风险会减小,通过Modelsim软件的仿真,验证了异步FIFO的应用可以有效的解决数据的跨时钟域传输问题.

高速数据的跨时钟域处理方法及验证

为了解决高速相机数据采集和处理速率的不匹配问题,利用现场可编程逻辑门阵列内部存储资源,研究了高速、大容量异步FIFO的工作原理,提出了异步FIFO工作中的亚稳态和空/满标识问题,采用Verilog HDL编写时序代码和QuartusII工具宏模块定制两种方法实现异步FIFO.研究结果表明:当写入时钟为82 MHz,异步FIFO可实现的读出时钟为50 MHz,实现了高速数据采集和传输系统的跨时钟域处理.

一种多输入情况下FPGA跨时钟域的解决方法

采用异步FIFO是解决多比特数据跨时钟域传递的一种有效方法。在异步FFIO的基础之上提出一种通过扩展FIFO位宽,实现伴随门控信息与数据同时转换的新方法。与传统方法相比较,新方法具有更好的同步性。

片上网络跨时钟域的高速数据通信接口设计

为了解决跨时钟域问题对基于片上网络的高速数据传输造成的功能误差,提出了一种新的片上网络跨时钟域高速数据通信接口电路。针对采用多电压频率岛分配方案的异步片上网络,将多路选择器模块和基于令牌环的环形异步FIFO相结合构成跨时钟域高速数据通信接口电路。实验结果表明,该算法及电路设计能够有效减小亚稳态的影响,增加片上网络系统数据传输的吞吐率,满足用于视频采集和处理系统的片上网络对大数据量和高速度数据码流进行实时传输的需求。

基于异步FIFO实现不同时钟域间数据传递的设计

数据流在不同时钟域间的传递一直是集成电路芯片设计中的一个重点问题。本文通过采用异步FIFO的方式给出了这个问题的一种解决方法,并采用Verilog 硬件描述语言通过前仿真和逻辑综合完成设计。

基于单时钟域的多时钟域测试向量转换

多时钟域是SoC测试中的一个重要特点。主要研究测试向量从多时钟域转换到单时钟域而用于ATE的测试。转换的核心是对周期化的选择。介绍了三种周期的选择方式,并且分析了他们的优缺点。

一种基于流水线结构的双时钟域数据交换技术

随着单芯片时钟域个数的增多,高速稳定的时钟域数据交换技术对芯片性能的影响越来越重要。该文提出了一种新型的双时钟数据交换同步电路结构,通过多组相互流水且并行的同步器组,可以实现对burst数据的高速交换。该方案在保持与现有电路相同稳定性的同时,提高了数倍的数据吞吐量。