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题目:异步多时钟SOC芯片中同步器的设计与实现

关键词:SOC,ASIC设计,多时钟域,亚稳态,同步器,异步电路

  摘要

多时钟域的处理是系统芯片(SOC) 设计中的一个重要环节。本文分别就同步系统和异步系统在设计和实现上存在的困难进行了分析和讨论,并对当前数字设计中通用的时序设计和优化技术进行了介绍和比较。并通过分析多时钟域逻辑设计的一般问题,以及在多时钟域设计中异步信号的产生以及带来的亚稳定性对整个电路性能和功能的影响,提出了采用同步器、握手通信协议、异步FIFO 等方法减小亚稳定性概率和其影响的措施,并给出了实用电路结构图并进行了实现,从而使得电路能够在多时钟域下更加健壮和稳定。同时,在同步器的设计中,本文分别就控制信号、数据通路以及复位信号的同步的不同要求,对这三类同步器在设计上的区别进行了详细的分析和讨论。同时,本文就多时钟域的系统芯片的时钟管理和功耗管理策略也做了详细的分析和讨论,并给出了实际的电路结构。本文还就多时钟域系统芯片在验证和实现上会遇到的问题,包括验证方法、测试用例的选择、仿真模型的选择、时钟分布、静态时序分析(STA)、可测性设计(DFT)等各方面进行了讨论。最后,本文通过分析实际芯片的功耗测试结果,给出结论。