fpga競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)詳解(編輯修改稿)
2025-07-21 18:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鐘端口、清零和置位端口對(duì)毛刺信號(hào)十分敏感，任何一點(diǎn)毛刺都可能會(huì)使系統(tǒng)出錯(cuò)，因此判斷邏輯電路中是否存在冒險(xiǎn)以及如何避免冒險(xiǎn)是設(shè)計(jì)人員必須要考慮的問題。圖5 一個(gè)邏輯冒險(xiǎn)的例子圖6 仿真波形 任何組合電路、反饋電路和計(jì)數(shù)器都可能是潛在的毛刺信號(hào)發(fā)生器。毛刺并不是對(duì)所有輸入都有危害，如觸發(fā)器的Ｄ輸入端，只要毛刺不出現(xiàn)在時(shí)鐘的上升沿并滿足數(shù)據(jù)的建立保持時(shí)間，就不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成危害。而當(dāng)毛刺信號(hào)成為系統(tǒng)的啟動(dòng)信號(hào)、控制信號(hào)、握手信號(hào)，觸發(fā)器的清零信號(hào)(CLEAR)、預(yù)置信號(hào)(PRESET)、時(shí)鐘輸入信號(hào)(CLK)或鎖存器的輸入信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生邏輯錯(cuò)誤。任何一點(diǎn)毛刺都可能使系統(tǒng)出錯(cuò)。3 毛刺的消除 利用冗余項(xiàng)消除毛刺 函數(shù)式和真值表所描述的是靜態(tài)邏輯，而競(jìng)爭(zhēng)則是從一種穩(wěn)態(tài)到另一種穩(wěn)態(tài)的過程。因此競(jìng)爭(zhēng)是動(dòng)態(tài)過程，它發(fā)生在輸入變量變化時(shí)。此時(shí)，修改卡諾圖，增加多余項(xiàng)，在卡諾圖的兩圓相切處增加一個(gè)圓，可以消除邏輯冒險(xiǎn)。但該法對(duì)于計(jì)數(shù)器型產(chǎn)生的毛刺是無法消除的。 采用格雷碼 我們可以通過改變?cè)O(shè)計(jì)，破壞毛刺產(chǎn)生的條件，來減少毛刺的發(fā)生。例如，在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，常常采用格雷碼計(jì)數(shù)器取代普通的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這是因?yàn)楦窭状a計(jì)數(shù)器的輸出每次只有一位跳變，消除了競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的發(fā)生條件，避免了毛刺的產(chǎn)生。 采樣法 由于冒險(xiǎn)出現(xiàn)在變量發(fā)生變化的時(shí)刻，如果待信號(hào)穩(wěn)定之后加入取樣脈沖，那么就只有在取樣脈沖作用期間輸出的信號(hào)才能有效。這樣可以避免產(chǎn)生的毛刺影響輸出波形。 一般說來，冒險(xiǎn)出現(xiàn)在信號(hào)發(fā)生電平轉(zhuǎn)換的時(shí)刻，也就是說在輸出信號(hào)的建立時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)生冒險(xiǎn)，而在輸出信號(hào)的保持時(shí)間內(nèi)是不會(huì)有毛刺信號(hào)出現(xiàn)的。如果在輸出信號(hào)的保持時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行“采樣”，就可以消除毛刺信號(hào)的影響。 有兩種基本的采樣方法:一種方法是在輸出信號(hào)的保持時(shí)間內(nèi)，用一定寬度的高電平脈沖與輸出信號(hào)做邏輯“與”運(yùn)算，由此獲取輸出信號(hào)的電平值。圖7說明了這種方法，采樣脈沖信號(hào)從輸入引腳“SAMPLE”引入。從圖8的仿真波形上可以看出，毛刺信號(hào)出現(xiàn)在“TEST”引腳上，而“OUT”引腳上的毛刺已被消除了。圖7 采樣法一圖8 采樣法一仿真波形 上述方法的一個(gè)缺點(diǎn)是必須人為的保證sample信號(hào)必須在合適的時(shí)間中產(chǎn)生，另一種更常見的方法是利用D觸發(fā)器的D輸入端對(duì)毛刺信號(hào)不敏感的特點(diǎn)，在輸出信號(hào)的保持時(shí)間內(nèi)，用觸發(fā)器讀取組合邏輯的輸出信號(hào)，這種方法類似于將異步電路轉(zhuǎn)化為同步電路。圖9給出了這種方法的示范電路，圖 10是仿真波形。在仿真時(shí)，我們也可能會(huì)發(fā)現(xiàn)在FPG
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