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1、数字系统中全局信号的处理 复位篇 2014年8月 钟杨源 Company LogoCompany Logo Contents 1.复位的种类 2.复位方式 3.跨时钟域复位 4.复位的稳定性 5.复位的特殊情况 6.复位的综合与布线 7.复位管理模块设计实例 数字系统中复位的重要性 1.初始化电路工作状态 2.在出错时重置电路 3.控制模块的启动顺序 4.进入系统的某些特殊模式 Company LogoCompany Logo 复位源 按复位的触发机制可分为 冷复位与热复位 冷复位主要与电源电压变化有关 如上电复位，欠压复位 热复位主要与逻辑电路判别产生 如看门狗复位，外部复位，软件复位 Co
2、mpany LogoCompany Logo 复位目标 调试端口 CPU 各类外设 内部逻辑 Company LogoCompany Logo Company LogoCompany Logo Contents 1.复位的种类 2.复位方式 3.跨时钟域复位 4.复位的稳定性 5.复位的特殊情况 6.复位的综合与布线 7.复位管理模块设计实例 Company LogoCompany Logo 2.复位方式 同步复位 同步复位是指复位信号仅在时钟信号的有效沿对 触发器进行复位。此时复位信号可以看作是产生 触发器 输入端输入信号的一部分 异步复位 使用带复位功能触发器的复位引脚进行复位的电 路 两
3、种复位方式的对比 同步复位 sync 异步复位 async 特点 复位信号只有在时钟上升沿到来时才能 有效。 无论时钟沿是否到来，只要复位信号有效，就 进行复位。 Verilog描述 always(posedge CLK) always(posedge CLK , negedge Rst_n) 优点 1）利于基于周期的仿真。 2）因为只有在时钟有效电平到来时才 有效，所以可以滤除毛刺。 3）可以使所设计的系统成为100%的同 步时序电路，有利于时序分析。 4）综合得到的触发器面积较小 1） 复位操作可以不依赖于时钟。 2） 将复位网络与逻辑电路分离，方便单独进 行优化 3）使用异步复位的模块可
4、重用性较好 缺点 1） 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。 2） FPGA中的DFF都只有异步复位端口， 会额外浪费一些资源 1） 容易受到毛刺的影响。 2） 若复位释放刚好在时钟有效沿附近时， 很容易使寄存器输出出现亚稳态。 3） DFT较麻烦 总结 ASIC小芯片可以使用同步复位， FPGA使用异步复位，同步释放的方式，而且复位信号低电平有效。 Clifford： asynchronous resets are evil（恶魔）of circuit! Company LogoC
5、ompany Logo 1,复位驱动在DFT扫描中必须禁止 2.给STA造成困难 3.异步释放问题 4.复位源的毛刺 复位方式的争论 观点一：严格执行同步复位是最稳妥的方案 同步复位在小型设计中是绝对的最佳选择 原因：1.稳定性最好；2.面积小；3.缩短设计流程 观点二：异步复位的优点(也即是同步复位的缺点) 复位网络与逻辑电路彻底分离 复位可以摆脱对时钟的依赖 Company LogoCompany Logo Company LogoCompany Logo Contents 1.复位的种类 2.复位方式 3.跨时钟域复位 4.复位的稳定性 5.复位的特殊情况 6.复位的综合与布线 7.复位
6、管理模块设计实例 一个复位信号要对数字系统进行复位时，需要先 将其与时钟进行同步化 Company LogoCompany Logo 异步复位同步方式一：边沿采样 异步复位同步方式二：同步释放 同步复位电路解决方案 Company LogoCompany Logo 异步复位电路解决方案 Company LogoCompany Logo Company LogoCompany Logo Contents 1.复位的种类 2.复位方式 3.跨时钟域复位 4.复位的稳定性 5.复位的特殊情况 6.复位的综合与布线 7.复位管理模块设计实例 复位的稳定性指标 抗干扰，防抖，延时 1.要关注复位启动顺序
7、 2.高电平与低电平复位 低电平的优点 （1）不易受干扰（2）低电平驱动能力较强 如果要确保复位期间尽量可靠，应选择低电平复位 如果要确保工作时复位稳定不受干扰，可选择高电平复位 Company LogoCompany Logo Company LogoCompany Logo Contents 1.复位的种类 2.复位方式 3.跨时钟域复位 4.复位的稳定性 5.复位的妙用 6.复位的综合与布线 7.复位管理模块设计实例 Company LogoCompany Logo Contents 1.复位的种类 2.复位方式 3.跨时钟域复位 4.复位的稳定性 5.复位的特殊情况 6.复位的综合与布
8、线 7.复位管理模块设计实例 Company LogoCompany Logo Contents 1.复位的种类 2.复位方式 3.跨时钟域复位 4.复位的稳定性 5.复位的特殊情况 6.复位的综合与布线 7.复位管理模块设计实例 实例1：STM32F2芯片的复位管理模块设计 Company LogoCompany Logo STM32F2芯片的复位管理模块设计 STM32F10xxx支持三种复位形式，分别为系统复位、电源复位和备份区域复位。 1、系统复位 系统复位将所有寄存器设置成复位值，除了RCC_CSR（控制状态寄存 器）中的相关复位标志位，通过查看RCC_CSR寄存器，可以识别复位源。
9、 系统复位可由以下5种方式产生： 1) 外部引脚NRST复位（低电平触发）； 2) 窗口看门狗（WWDG）计数终止 3) 独立看门狗（IDOG）计数终止 4) 软件复位（SW RESET）通过将中断应用和复位控制寄存器中SYSRESETREQ位置1 5) 低功耗管理复位： 通过进入等待模式（StandBy）产生复位： 通过 User Option Bytes中设置nRST_STDBY位使能这种复位模式。这时，即使执行了进入 待机模式的过程，系统将被复位而不是进入待机模式。 通过进入停止模式（STOP ）产生复位： 通过User Option Bytes中设置nRST_STOP位使能这种复位模式
10、。这时 ，即使执行了进入停止模式的过程，系统将被复位而不是进入停止模式。 Company LogoCompany Logo STM32F2芯片的复位管理模块设计 2、电源复位 电源复位设置所有寄存器置初始值，除了备份区域 。 电源复位可由以下2种方式产生： 1) 上电复位和掉电复位（POR/PDR reset） 2) 退出等待（StandBy）模式 这些复位源都作用在NRST引脚上，并且在复位延迟期间保持低电平 。 提供给设备的系统复位信号都由NRST引脚输出，对每一个内部/ 外部复位源，脉冲发生器都将保证一个20us最小复位周期。 3、备份区复位 备份区复位仅仅影响被分区域，有以下两种产生方 式： 1) 软件复位，设置备份区域控制寄存器 RCC_BDCRBDRST= 1； 2) 在VDD和VBAT两者掉电的前提下， VDD或VBAT上电 Company LogoCompany Logo STM32F2芯片的复位管理模块设计 Company LogoCompany Logo 实例2：士兰微SC51P0304 Company LogoCompany Logo 外部复位/LVR/POR 三种复位具有去抖动功能 低压复位模块 看门狗模块 Company LogoCompany Logo Company LogoCompany Logo Thank You !
