FPGA设计中的复位

（1）异步复位与同步复位的写法
　　1.异步复位与同步复位的区别？
　　　　同步复位：若复位信号在时钟有效边沿到来时刻为有效，则执行一次复位操作。
　　　　　　优点：　1）同步复位是离散的，所以非常有利于仿真器的仿真；
　　　　　　　　　　2）同步复位只有在时钟有效边缘到来时才有效，所以可以滤除高于时钟频率的毛刺，提高复位的可靠性；
　　　　　　　　　　3）使用同步复位的系统可以被设计成为纯粹的同步时序逻辑，这样会有利于FPGA项目开发流程中的时序约
　　　　　　　　　　　　束和时序分析环节的工作，而且综合出来的FPGA设计的性能以便也会较高。
　　　　　　缺点：　1）必须保证复位信号有效持续时间长度大于一个时钟周期，否则复位信号会被当做毛刺滤除；
　　　　　　　　　　2）同步复位与时钟的相关性很大，所以设计和实现时必须要考虑到各种延迟核时间参数，确保能够被FPGA设计正确接收并做出相应动作；
　　　　　　　　　　3）大多数寄存器都只有异步复位端口，所以采用同步复位，编译器势必会在寄存器的数据输入端口添加额外的组合逻辑，消耗较多的逻辑资源。
　　　　异步复位：只要复位信号有效，就执行复位操作。
　　　　　　优点： 　1）大多数寄存器只有异步复位端口，采用异步复位可以节省资源；
　　　　　　　　　　 2）不考虑复位信号与时钟之间的关系，设计简单；
　　　　　　缺点： 　1）在异步复位信号释放的时候非常容易出现问题，第一，当异步复位信号释放的时刻和时钟有效沿比较接近时，就很容易导致寄存器的输出出现亚稳态；
　　　　　　　　　　　　第二，由于复位信号多管辖的寄存器非常多，而寄存器又位于FPGA芯片的不同地方，因此复位信号到达各个寄存器的路径延迟参差不齐，从而导致逻辑功能出现混乱；
　　　　　　　　　　 2）异步复位信号非常容易受到毛刺等干扰。

复位设计中主要可分为4种：同步信号同步复位、同步信号异步复位、异步信号同步复位、异步信号异步复位。
　　同步信号同步复位：
　　　　always @(posedge sclk)
　　　　begin
　　　　　　if(rst_n == 1'b0)begin
　　　　　　　　<statement1>
　　　　　　end
　　　　　　else begin
　　　　　　　　<statement2>
　　　　　　end
　　　　end
　　同步信号异步复位：
　　　　always @(posedge sclk or negedge rst_n)
　　　　begin
　　　　　　if(rst_n == 1'b0)begin
　　　　　　　　<statement1>
　　　　　　end
　　　　　　else begin
　　　　　　　　<statement2>
　　　　　　end
　　　　end
　　异步信号同步复位：
　　　　always @(posedge sclk)
　　　　begin
　　　　　　tmp <= arst_n;
　　　　　　rst_n <= tmp;
　　　　end
　　　　always @(posedge sclk)
　　　　begin
　　　　　　if(rst_n == 1'b0)begin
　　　　　　　　<statement1>
　　　　　　end
　　　　　　else begin
　　　　　　　　<statement2>
　　　　　　end
　　　　end
　　异步信号异步复位：
　　　　always @(posedge sclk)
　　　　begin
　　　　　　tmp <= arst_n;
　　　　　　rst_n <= tmp;
　　　　end
　　　　always @(posedge sclk or negedge rst_n)
　　　　begin
　　　　　　if(rst_n == 1'b0)begin
　　　　　　　　<statement1>
　　　　　　end
　　　　　　else begin
　　　　　　　　<statement2>
　　　　　　end
　　　　end
2.复位信号高扇出问题如何解决？
　　　　扇出（fan-out）：指信号或者模块直接驱动的下级模块的个数。
　　　　复位信号的扇出问题通常通过寄存器复制的方法解决。只要让复位信号在FPGA中被一个R寄存器
　　驱动，至于需要创建多少个类R寄存器以及它们该分布在什么位置，怎样布局，都由编译器安排。
　　　　同步信号作为复位信号，添加：
　　　　always @(posedge sclk)
　　　　begin
　　　　　　rst_n <= arst_n;
　　　　end
　　　　这样rst_n就成为R寄存器。

　　　　异步信号作为复位信号，那么需要修改异步信号同步化的那部分代码，将原有的二级采样扩展为三级采样：
　　　　always @(posedge sclk)
　　　　begin
　　　　　　tmp0 <= arst_n;
　　　　　　tmp1 <= tmp0;
　　　　　　rst_n <= tmp1;
　　　　end
　　　　这样tmp0与tmp1两级采样，保证跨时钟域传输的正确性，rst_n为R寄存器。

3.工程设计中全局复位与局部复位信号如何设计？
　　全局复位：当复位信号有效时，整个FPGA芯片会被重置为一个预先设定好的处世状态。
　　局部复位：当复位信号有效时，FPGA中某个功能块被重置。
　　在工程中，采用两级复位体系：
　　整个FPGA芯片必须有一个全局复位信号，如果FPGA设计包含不止一个时钟域，该全局复位信号经过不同的时钟域同步化后，
转化为每个时钟域的全域复位信号，与此同时，根据实际情况将每个时钟域划分为若干个局部子域，并为每个子域提供一个局
部复位信号，其中，全局复位信号或全域复位信号采用异步复位的方式，各个局部复位信号采用同步复位方式。

4.工程设计中，“异步复位，同步释放”如何实现？
　reg tmp0,tmp1;
always @(posedge sclk or negedge rst_n)
begin
　　if(rst_n == 1'b0)begin
　　　　tmp0 <= 1'b0;
　　end
　　else begin
　　　　tmp0 <= 1'b1;
　　end
end
always @(posedge sclk or negedge rst_n)
begin
　　if(rst_n == 1'b0)begin
　　　　tmp1 <= 1'b0;
　　end
　　else begin
　　　　tmp1 <= tmp0;
　　end
end

----摘自《FPGA之道》