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  •  同步复位:顾名思义,同步复位就是指复位信号只有在时钟上升沿到来时,才能有效。否则,无法完成对系统的复位工作。用Verilog描述如下:  always @ (posedge clk) begin  if (!Rst_n)  ...  end  异步复

    一、特点:
       同步复位:顾名思义,同步复位就是指复位信号只有在时钟上升沿到来时,才能有效。否则,无法完成对系统的复位工作。用Verilog描述如下:
                always @ (posedge clk) begin
                      if (!Rst_n)
                        ...
                end
       异步复位:它是指无论时钟沿是否到来,只要复位信号有效,就对系统进行复位。用Verilog描述如下:
                always @ (posedge clk,negedge Rst_n) begin
                       if (!Rst_n)
                          ...
                end
    二、各自的优缺点:
        1、总的来说,同步复位的优点大概有3条:
           a、有利于仿真器的仿真。
           b、可以使所设计的系统成为100%的同步时序电路,这便大大有利于时序分析,而且综合出来的fmax一般较高。
           c、因为他只有在时钟有效电平到来时才有效,所以可以滤除高于时钟频率的毛刺。
           他的缺点也有不少,主要有以下几条:
           a、复位信号的有效时长必须大于时钟周期,才能真正被系统识别并完成复位任务。同时还要考虑,诸如:clk skew,组合逻辑路径延时,复位延时等因素。
           b、由于大多数的逻辑器件的目标库内的DFF都只有异步复位端口,所以,倘若采用同步复位的话,综合器就会在寄存器的数据输入端口插入组合逻辑,这样就会耗费较多的逻辑资源。
        2、对于异步复位来说,他的优点也有三条,都是相对应的:
           a、大多数目标器件库的dff都有异步复位端口,因此采用异步复位可以节省资源。
           b、设计相对简单。
           c、异步复位信号识别方便,而且可以很方便的使用FPGA的全局复位端口GSR。
           缺点:
           a、在复位信号释放(release)的时候容易出现问题。具体就是说:倘若复位释放时恰恰在时钟有效沿附近,就很容易使寄存器输出出现亚稳态,从而导致亚稳态。
           b、复位信号容易受到毛刺的影响。
    三、总结:
        所以说,一般都推荐使用异步复位,同步释放的方式,而且复位信号低电平有效。这样就可以两全其美了。

    always @(posedge clk or negedge rst_n)

             if(!rst_n) b <= 1'b0;

             else b <= a;

    如何复位———异步复位,同步释放的方式,而且复位信号低电平有效(转) - 辉 - 接着飘

    我们可以看到FPGA的寄存器都有一个异步的清零端(CLR),在异步复位的设计中这个端口一般就是接低电平有效的复位信号rst_n。即使说你的设计中是高电平复位,那么实际综合后会把你的复位信号反向后接这个CLR端。

    一个简单的异步复位的例子

    always @ (posedge clk or negedge rst_n)

             if(!rst_n) b <= 1'b0;

             else b <= a;

    我们可以看到FPGA的寄存器都有一个异步的清零端(CLR),在异步复位的设计中这个端口一般就是接低电平有效的复位信号rst_n。即使说你的设计中是高电平复位,那么实际综合后会把你的复位信号反向后接这个CLR端。

    一个简单的同步复位的例子

    always @ (posedge clk)

             if(!rst_n) b <= 1'b0;

             else b <= a;

    如何复位———异步复位,同步释放的方式,而且复位信号低电平有效(转) - 辉 - 接着飘

             和异步复位相比,同步复位没有用上寄存器的CLR端口,综合出来的实际电路只是把复位信号rst_n作为了输入逻辑的使能信号。那么,这样的同步复位势必会额外增加FPGA内部的资源消耗。

           那么同步复位和异步复位到底孰优孰劣呢?

           只能说,各有优缺点。同步复位的好在于它只在时钟信号clk的上升沿触发进行系统是否复位的判断,这降低了亚稳态出现的概率;它的不好上面也说了,在于它需要消耗更多的器件资源,这是我们不希望看到的。FPGA的寄存器有支持异步复位专用的端口,采用异步复位的端口无需额外增加器件资源的消耗,但是异步复位也存在着隐患,特权同学过去从没有意识到也没有见识过。异步时钟域的亚稳态问题同样的存在与异步复位信号和系统时钟信号之间。

       再看下面一个两级寄存器异步复位的例子

    always @ (posedge clk or negedge rst_n)

             if(!rst_n) b <= 1'b0;

             else b <= a;

           

    always @ (posedge clk or negedge rst_n)

             if(!rst_n) c <= 1'b0;

             else c <= b;     

    如何复位———异步复位,同步释放的方式,而且复位信号低电平有效(转) - 辉 - 接着飘

             正常情况下,clk的上升沿c更新为b,b更新为a。一旦进入复位,b,c都清零;但是我们不能确定复位信号rst_n会在什么时候结束。如果结束于b_reg0和c_reg0的{launch edge –stup,launch edge+hold}时间只外,那么一切都会正常。但如果恰恰相反,会出现什么情况呢? rst_n的上升变化出现在了clk上升的建立保持时间上,此时clk检测到的rst_n的状态就会是一个亚稳态(是0是1不确定)。从代码里我们看到如果此时b_reg0和c_reg0认为rst_n为0,那么依然保持复位清零,而如果认为rst_n为1,那么就跳出复位。因为此时的rst_n的不确定性,就可能出现4种情况,即b_reg0和c_reg0都复位或者都跳出复位,再或者一个复位一个跳出复位。那么后者就会造成了系统工作不同步的问题,在这个简单的两级异步复位实例中这种危害表现的并不明显,但是我们试想一个大的工程项目里众多的寄存器出现如此情况又会是如何一番景象呢?

           上面的分析似乎都让人意识到同步复位和异步复位都不可靠,那么如何将两者结合,取长补短呢。

           异步复位、同步释放

    always @ (posedge clk)

             rst_nr <= rst_n;                 //现将异步复位信号用同步时钟打一拍

    always @ (posedge clk or negedge rst_nr)

             if(!rst_nr) b <= 1'b0;

             else b <= a;

           

    always @ (posedge clk or negedge rst_nr)

             if(!rst_nr) c <= 1'b0;

             else c <= b;     

    如何复位———异步复位,同步释放的方式,而且复位信号低电平有效(转) - 辉 - 接着飘

             如此一来,既解决了同步复位的资源消耗问题,也解决了异步复位的亚稳态问题。其根本思想,也是将异步信号同步化。


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  • 高电平、低电平复位电路

    千次阅读 2020-11-24 11:47:39
    对于不同单片机,复位方式有高电平复位和低电平复位,从而相对应地就有两种复位电路,高电平和低电平复位电路,本文以上电复位为例,简单谈谈这两种复位电路的工作原理。 高电平上电复位电路 ...

    单片机最小系统,即单片机能正常工作的最简单的电路。复位电路是单片机最小系统的组成部分之一。对于不同单片机,复位方式有高电平复位和低电平复位,从而相对应地就有两种复位电路,高电平和低电平复位电路,本文以上电复位为例,简单谈谈这两种复位电路的工作原理。

     

    高电平上电复位电路

                                                                                                                                        

    高电平复位

    实际上,上电复位电路本质上就是RC串联充电电路,因此我们借助RC电路的工作原理来分析。单片机上电,由于电容两端电压不能突变,上电后的一瞬间电容等效为短路,因此RST为高电平,电位等于VCC,单片机复位。之后通过电阻R1对电容充电,与此同时电阻两端电压开始减小,根据时间常数\tau =RC,对于上图中的电路而言,大概需要4\tau~5\tau,也就是经过0.4~0.5s左右可近似认为电容充电完毕,此时电容两端电压近似为VCC,电阻两端电压近似于0V,从而RST就为低电平,近似为0V,单片机开始正常工作。

     

    低电平上电复位电路

     低电平复位

    与高电平复位电路类似,单片机上电后,由于电容两端电压不能突变的特性,上电后的一瞬间,RST端电位近似为GND,即低电平,单片机复位。之后,经过4\tau~5\tau的时间后,电容充电完毕,电容两端电压近似为VCC,电阻两端电压近似于0V,相当于导线,从而RST端电位近似于VCC,单片机开始正常工作。

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  • 电子设计(4)高电平、低电平复位电路

    万次阅读 多人点赞 2020-01-09 23:29:01
    初学51单片机,可能不太理解复位电路复位电路有高电平和低电平两种,C51是高电平复位,现在一般的MCU都是低电平复位。

    对初学51单片机的人来说,可能不太能理解复位电路,复位电路有高电平复位和低电平复位两种,C51是高电平复位,现在一般的MCU都是低电平复位。

    左图是高电平复位,右图是低电平复位。一个电路看是高电平还是低电平复位,看开关S按下RST的状态,左图中S1按下,RST是高电平,即高电平复位;右图S2按下,RST是低电平,即低电平复位。

    在这里插入图片描述

    左高电平复位 右低电平复位

    高电平复位分析

    对左图来说,单片机上电,因为电容两端电压不能突变特性,RST会维持一段时间高电平,所以单片机复位,随着RST上的电压经过10K电阻对地放电,RST电压逐渐减低,单片机进入正常的工作状态,最后RST电压变为0V。

    当开关S1按下时,电容两端相当于短路,RST为5V,所以单片机复位,松开S1后,RST的电压变化就又和上面描述一样了。

    下图是RST电压随时间t的变化曲线,在0~t1时间内,单片机是复位状态,随着RST上电压降低,单片机进入正常工作状态,最后RST变为0V。<

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  • 复位电路的设计

    千次阅读 2020-06-05 13:44:47
    目录 1 RC复位电路 1.1低电平复位 1.2高电平复位 2 MAX809 复位电路,就是利用它把电路恢复到起始状态...低电平有效复位电路如下 : 二极管是起着在断电的情况下能够很快的将电容两端的电压释放掉,为下次上电.

    目录

    1 RC复位电路

    1.1低电平复位

    1.2高电平复位

    2 MAX809


    复位电路,就是利用它把电路恢复到起始状态。就像计算器的清零按钮的作用一样,以便回到原始状态,重新进行计算。和计算器清零按钮有所不同的是,复位电路启动的手段有所不同。一是在给电路通电时马上进行复位操作;二是在必要时可以由手动操作;三是根据程序或者电路运行的需要自动地进行。

     

    1 RC复位电路

    1.1低电平复位

    低电平有效复位电路如下 :

    二极管是起着在断电的情况下能够很快的将电容两端的电压释放掉,为下次上电复位准备。

    上电的时候,电容当做短路,RESET电平为0,随着额时间的增长,电容慢慢充电,变成高电平。于是上电的时候,会有一个从低电平到高电平的过程,也就是上电的时候会复位。

    假设电容两端的初始电压为U0(一般情况下设为0V),T时刻电容两端电压为UT。3.3V电压设为VCC。

    由流经电容的电流I和电容两端的电压变化关系式:I=C*dUt/dt

    可以得到:I*dt=C*dUt

    两边分别积分可以得到:I*T=∫(0-1)C*dUt

    I*T=C*Ut−C*U0(其中U0=0V)

    VCC=UR+UT可以得到公式:VCC=R1*(C*UT/T)+UT

    假设对电容充电至0.9*VCC时完成复位,此时可以得出T=9*RC,T就是所需要的复位时间。

    1.2高电平复位

    高电平有效复位电路如下 :

    假设电容两端的初始电压为U0(一般情况下设为0V),T时刻电容两端电压为UT。

    电容的充电电流为:

    同理可以得到在T时刻的流经电阻的电流值为I=C1*VCC/T电阻两端的电压可定:UR=R1*(C1*UT/T)

    所以又:VCC=UR+UC1

    在T时刻时电容充电为UT,若UR≥0.9VCC时,高电平复位有效,则可以有UT=0.1VCC,

    故可有:0.9VCC=R1*(C1*0.1*VCC/T),故可以得到:T=(1/9)*R1*C1。

    以上的阻容复位电路是比较原始的复位电路,它的复位信号波形并不是很标准的矩形波,尤其当用于掉电复位有时并不可靠。因此现在己经基本被淘汰。

    现在一般都使用专门的复位器件来实现复位功能,不仅保证了复位信号波形是标准的矩形波,而且保证有足够的脉宽。

    常用的上电复位电路(掉电复位电路)有MAX809(低电平复位电路)和MAX810(高电平复位电路)以及许多兼容型号,带有手动复位功能的有MAX811(低电平复位电路)和MAX812(高电平复位电路)及其兼容型号,还有兼有高、低复位信号输出和看门狗(程序监控)的MAX813L及其兼容型号。

     

    2 MAX809

    MAX809/MAX810是一种单一功能的微处理器复位芯片,用于监控微控制器和其他逻辑系统的电源电压。它可以在上电,掉电和节电情况下向微控制器提供复位信号。当电源电压低于预设的门槛电压时,器件会发出复位信号,直到在一段时间内电源电压又恢复到高于门槛电压为止。

    MAX809有低电平有效的复位输出。而MAX810有高电平有效的复位输出典型值是17μA的低电源电流使MAX809/MAX810能理想地用于便携式,电池供电的设备。

    ▲典型应用框图

     

    ▲MAX809系列互补有源低输出图

     

    根据如下图数据手册描述:

    从上图看出,在电压低于门槛电压的10us内,复位信号就会触发,在电压已经上升到门槛电压以上,复位信号至少还会维持140ms。

    如下图显示了最大毛刺抑制的瞬态持续时间与最大负偏移(过载)的关系。

    ▲25°C时毛刺抑制的最大瞬态持续时间与最大负偏移(过载)关系图

     

    曲线下方的持续时间和过载的任何组合都不会产生复位信号。

    曲线上方的组合被检测为掉电或掉电。通常,瞬态电压低于复位阈值100 mV并持续5µs或更短时间不会产生复位脉冲。通过在MAX809的VCC引脚附近增加一个电容器可以改善瞬态抗扰度。

     

    关于门槛电压和低电平或高电平复位,是使用过不同的型号区分的,实际项目中按照需求选择即可。

     

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空空如也

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复位电路低电平有效