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廈門光沃自動化設備有限公司
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xd-04-mn01 接口電路及時鐘暫停電路的實現 四相單軌握手協議，廣泛應用于時序假設中，通常可以使電路獲得的性能。而在控制電路設計中，最簡單的四相單軌握手電路通過一個C門和一個非門組成，即異步電路中常用的Muller流水線［10］。本文采用手工設計方式實現的握手接口電路就是基于Muller流水線的思想，如圖3所示。 圖3（a）實現的wport接口電路，在全局CLEAR信號為高電平時對全局電路進行復位，其輸出REQ、STRETCH信號全為低電平。局部同步模塊產生一個WR信號（即同步模塊處理完畢）時，通過延遲取反相“與”后輸出一個脈沖。當ACK信號為低電平時，左邊的C單元輸出為“1”，即其暫停信號（STRETCH）置為“1”，停止同步模塊時鐘運行，此時由于右邊的C單元的輸入都為“1”，則發出請求信號，完成一次請求；當ACK信號為高電平時，由于右邊C單元的置0位為“1”，從而停止請求，實現了一次四相單軌通信。 圖3（b）中的rport接口電路，在同步模塊發出處理完成信號時，其左邊的C單元置1位輸入是由RD產生的脈沖信號，從而其輸出STRETCH為“1”，即要求同步模塊時鐘停止，在其請求信號REQ為“1”時，ACK輸出為“1”；當REQ為低電位時，由于左邊C單元輸出為低電位，則ACK輸出為“0”，實現了一次四相單軌通信。
結合兩接口電路的四相單軌通信則可實現GALS系統的模塊互聯。對接口電路延遲單元的設計則使用單個標準C單元c_std實現，通過時序約束其延遲量可達到5.125 ns，對整個電路的設計具有較好的延遲效果，且無冒險現象。 在GALS系統中，有些同步模塊可能沒有自帶的時鐘信號，常需要系統內部產生特定頻率范圍的時鐘信號，所以可暫停時鐘的設計是必須的。實現方法是基于一個C單元及一個延遲單元，以及可隨意調節的分頻器組成，通過C單元設計的時鐘電路可產生頻率高的時鐘。當CLEAR信號置高時，對電路清0，經過延遲取反后，C單元的輸入為1，則輸出即為1，以此類推，則產生時鐘信號。 局部時鐘模塊的實現如圖4所示。通過時序仿真，CLK在未加分頻器的情況下可高達500 MHz以上。由于超過目前FPGA的時鐘，從而其需要通過分頻來達到設計要求。此時鐘電路根據同步模塊需求，頻率可進行任意調節，具有較大實用性。
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