[發(fā)明專利]跨時(shí)鐘域同步電路以及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980094534.6
• 申請(qǐng)日: 2019-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113615088B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白玉晶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H03K19/00
• 分類號(hào): H03K19/00
• 代理公司: 深圳市深佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44285
• 代理人: 閔晶晶

本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)了一種跨時(shí)鐘域同步電路，本申請(qǐng)跨時(shí)鐘域同步電路包括時(shí)鐘域通道電路、寫(xiě)地址產(chǎn)生電路、讀地址產(chǎn)生電路和數(shù)據(jù)緩存電路，寫(xiě)地址產(chǎn)生電路用于根據(jù)寫(xiě)使能信號(hào)得到寫(xiě)地址，寫(xiě)地址用于控制數(shù)據(jù)緩存電路接收輸入數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)處于寫(xiě)時(shí)鐘域；時(shí)鐘域通道電路用于對(duì)寫(xiě)使能信號(hào)進(jìn)行采樣以得到多個(gè)采樣結(jié)果，并根據(jù)時(shí)鐘相位差從多個(gè)采樣結(jié)果中選擇一個(gè)采樣結(jié)果作為讀使能信號(hào)，時(shí)鐘相位差為處于寫(xiě)時(shí)鐘域的寫(xiě)時(shí)鐘信號(hào)和處于讀時(shí)鐘域的讀時(shí)鐘信號(hào)的相位差；讀地址產(chǎn)生電路用于根據(jù)讀使能信號(hào)得到讀地址，讀地址用于控制數(shù)據(jù)緩存電路產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)處于讀時(shí)鐘域；數(shù)據(jù)緩存電路用于根據(jù)寫(xiě)地址和讀地址，將輸入數(shù)據(jù)緩存并產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電路領(lǐng)域，尤其涉及一種跨時(shí)鐘域同步電路及其相關(guān)方法。

背景技術(shù)

片上系統(tǒng)(system-on-chip，SOC)指的是在單個(gè)芯片上集成一個(gè)完整的系統(tǒng)，由于芯片上承載的功能越來(lái)越多，芯片內(nèi)部也會(huì)有越來(lái)越多的時(shí)鐘，每個(gè)時(shí)鐘的工作頻率都不一樣，這就導(dǎo)致芯片內(nèi)部有多個(gè)時(shí)鐘域，當(dāng)多個(gè)時(shí)鐘域之間通信時(shí)，需要進(jìn)行時(shí)鐘域的同步才能完成跨時(shí)鐘域的數(shù)據(jù)交互，異步電路處理技術(shù)可以完成這一過(guò)程。

一種典型的異步電路處理技術(shù)是異步先進(jìn)先出(fist-in-fist-out，F(xiàn)IFO)技術(shù)，參照?qǐng)D1，首先寫(xiě)時(shí)鐘域中寫(xiě)地址產(chǎn)生邏輯電路101產(chǎn)生二進(jìn)制的寫(xiě)指針，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入FIFO存儲(chǔ)電路104，讀時(shí)鐘域的讀地址產(chǎn)生邏輯電路103產(chǎn)生二進(jìn)制的讀指針，將數(shù)據(jù)從FIFO存儲(chǔ)電路104中讀出來(lái)，每進(jìn)行一次讀或?qū)懖僮鳎鄳?yīng)的指針就遞增一次，指向下一個(gè)內(nèi)存地址。當(dāng)滿/空標(biāo)識(shí)產(chǎn)生邏輯電路102產(chǎn)生讀空標(biāo)識(shí)時(shí)，不再進(jìn)行讀操作，但是可以進(jìn)行寫(xiě)操作，當(dāng)滿/空標(biāo)識(shí)產(chǎn)生邏輯電路102產(chǎn)生寫(xiě)滿標(biāo)識(shí)時(shí)，不再進(jìn)行寫(xiě)操作，但是可以進(jìn)行讀操作。讀空標(biāo)識(shí)的產(chǎn)生需要將寫(xiě)時(shí)鐘域的寫(xiě)指針同步到讀時(shí)鐘域，首先，為了避免出現(xiàn)毛刺，二進(jìn)制寫(xiě)指針要先轉(zhuǎn)化為格雷碼，再將格雷碼利用兩級(jí)寄存器執(zhí)行打兩拍處理，或利用多級(jí)寄存器執(zhí)行打多拍處理，隨后將處理得到的寫(xiě)指針轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制，并與二進(jìn)制的讀指針比較，當(dāng)兩指針的地址位相同，狀態(tài)位也相同時(shí)產(chǎn)生讀空信號(hào)，上述過(guò)程中，由于寄存器寄存數(shù)據(jù)需要保證數(shù)據(jù)的建立時(shí)間和保持時(shí)間，建立時(shí)間時(shí)指在時(shí)鐘信號(hào)上升沿到來(lái)前，數(shù)據(jù)需要提前輸入寄存器的時(shí)間，保持時(shí)間是上升沿到來(lái)后數(shù)據(jù)需要維持不變的時(shí)間，利用寄存器打一拍處理需要等到一個(gè)時(shí)鐘周期，那么利用寄存器執(zhí)行打兩拍處理，或利用多個(gè)寄存器執(zhí)行打兩多處理時(shí)會(huì)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘周期的延時(shí)，寫(xiě)指針由寫(xiě)時(shí)鐘域同步到讀時(shí)鐘域的過(guò)程需要至少兩個(gè)時(shí)鐘周期的延時(shí)。同樣的，寫(xiě)滿標(biāo)識(shí)的產(chǎn)生需要將讀時(shí)鐘域的讀指針同步到寫(xiě)時(shí)鐘域，同步過(guò)程需要寄存器進(jìn)行打兩拍或打多拍處理，也有至少兩個(gè)時(shí)鐘周期的延時(shí)。

可見(jiàn)，寫(xiě)時(shí)鐘域的寫(xiě)指針同步到讀時(shí)鐘域得到讀空信號(hào)，會(huì)產(chǎn)生至少兩個(gè)時(shí)鐘周期的延時(shí)，同樣的讀時(shí)鐘域的讀指針同步到寫(xiě)時(shí)鐘域得到寫(xiě)滿信號(hào)，也會(huì)產(chǎn)生至少兩個(gè)時(shí)鐘周期的延時(shí)。寫(xiě)滿標(biāo)識(shí)會(huì)控制寫(xiě)指針的增加，讀空標(biāo)識(shí)也會(huì)控制讀指針的增加，讀寫(xiě)指針又會(huì)控制數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀取，從而控制了寫(xiě)時(shí)鐘域的數(shù)據(jù)同步到讀時(shí)鐘域，因此兩時(shí)鐘域間數(shù)據(jù)的同步也會(huì)有至少兩個(gè)時(shí)鐘周期的延時(shí)。由于上述因素，如圖1所示的異步FIFO在進(jìn)行跨時(shí)鐘域處理時(shí)存在較大的延遲，因此降低了數(shù)據(jù)跨時(shí)鐘域處理的效率。

發(fā)明內(nèi)容