跨时钟域信号处理——专用握手信号

下图是一个基本的握手通信方式。所谓握手，意即通信双方使用了专用控制信号进行状态指示。这个控制信号既有发送域给接收域的，也有接收域给发送域的，有别于前面的单向控制信号检测方式

使用握手协议方式处理跨时钟域数据传输，只需要对双方的握手信号（req和ack）分别使用脉冲检测方法进行同步。在具体实现中，假设req、ack、data总线在初始化时都处于无效状态，发送域先把数据放入总线，随后发送有效的req信号给接收域。接收域在检测到有效的req信号后锁存数据总线，然后回送一个有效的ack信号表示读取完成应答。发送域在检测到有效ack信号后撤销当前的req信号，接收域在检测到req撤销（需要进行边沿检测）后也相应撤销ack信号，此时完成一次正常握手通信。此后，发送域可以继续开始下一次握手通信，如此循环。该方式能够使接收到的数据稳定可靠，有效的避免了亚稳态的出现，但控制信号握手检测会消耗通信双方较多的时间。以上所述的通信流程如下图所示：


module handshake(input clk,                 //50MHZ时钟input rst_n,               //复位信号input req，                //数据发送请求信号input [15:0]data_in,        //数据输入output reg ack,            //应答信号output [15:0]data_out
);reg req1,req2,req3;                //req输入同步信号
reg [15:0]data_in_r;                //输入数据寄存器
wire pos_req1,pos_req2;
//---------通过三级寄存器同步异步输入信号req--------
always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginreq1 <= 1'b0;req2 <= 1'b0;req3 <= 1'b0;endelse beginreq1 <= req;req2 <= req1;req3 <= req2;end
end
//--------------检测req1、req2的上升沿---------------
assign pos_req1 = req1 && ~req2;
assign pos_req2 = req2 && ~req3;
//----------在检测到pos_req1上升沿时，锁存数据-------
always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)begindata_in_r <= 16'd0;endelse beginif(pos_req1)begindata_in_r <= data_in;endend
end
assign data_out = data_in_r;
//----------在检测到pos_req2上升沿时，发出ack应答信号,表示数据已经锁存-------
//----------检测req信号，如果req信号取消，则ack也取消-----------------------
always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginack <= 1'b0;endelse beginif(pos_req2)beginack <= 1'b1;endelse if(!req)beginack <= 1'b0;endend
end
endmodule

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