Стробирование тактового сигнала

Стробирование тактового сигнала - это запирание сигнала на тактовом входе ИС на интервале времени, в течение которого не предполагается производить загрузку.

На рис. 8.89 демонстрируется ошибочный способ стробиро­вания тактового сигнала. Сигнал CLKEN подается для того, чтобы разрешить про­хождение тактового сигнала CLOCK через вентиль И и выработать стробированный тактовый сигнал GCLK. В случае применения такого способа возникают две проблемы:

1. Если сигнал CLKEN является выходным сигналом конечного автомата или другим сигналом, который вырабатывается каким-либо регистром, то изме­нение сигнала CLKEN происходит чуть позднее того момента, когда сигнал CLOCK переходит на высокий уровень. При этом в сигнале GCLK возникают паразитные импульсы, которые будут приводить к ошибочным переключениям регистров, на входы которых поступает этот сигнал.

2. Но если сигнал CLKEN все таки вырабатывается раньше нара­стающего фронта сигнала CLOCK, задержка в вентиле И приведет к увеличению разброса за­держек тактового сигнала в системе, в результате чего могут возникнуть оп­ределенные проблемы в других местах.

Способ стробирования тактового сигнала, обеспечивающий минимальный раз­брос задержек, представлен ниже. В приведенной схеме нестробированный тактовый сигнал и несколько стробированных тактовых сигналов вырабаты­ваются от одного и того же главного тактового сигнала с низким активным уровнем. Чтобы минимизировать возможные различия в задержках, следует ис­пользовать вентили, находящиеся в одном и том же корпусе ИС. Сигнал CLKEN может меняться произвольно, пока сигнал CLOCK_L остается на низком уровне, а сигнал CLOCK имеет высокий уровень.

Данный подход, приемлем только в том случае, когда воз­никающий при этом разброс задержек является допустимым. Кроме того, сигнал CLKEN должен оставаться неизменным в течение всего ин­тервала времени, на котором сигнал CLOCKS имеет высокий уровень (а сигнал CLOCK - низкий).

Асинхронные входы

Цифровой системе любого типа всегда приходится иметь дело с асинхронными входными сигналами, которые не привязаны к тактовому сигналу системы.

Асинхронные входные сигналы часто бывают запросам и на обслуживание или признаками возникновения тех иди иных условий. Обычно такие сигналы изменяются медленно по сравнению с тактовой частотой систе­мы, и нет необходимости распознавать их на определенном такте. Если переход в таком сигнале будет пропущен на данном такте, его всегда можно обнаружить на следующем. Скорость переключения асинхронных сигналов может простирать­ся от одного изменения в секунду до 100 МГц и более.

На рис. 8.91 изображено простое синхронизирующее устройство. D-триггер берет вы­борки асинхронного входного сигнала на каждом такте системного тактового сигнала и вырабатывает синхронный выходной сигнал, значение которого удер­живается в течение следующего периода тактового сигнала.

Для асинхронных входных сигналов существенно, чтобы их привязка к такто­вому сигналу производилась в системе только в одном месте. В противном случае из-за физических задержек в схеме существует небольшое временное окно, в пределах которого один триггер может воспринять и зафиксировать входной сиг­нал как 1, а другой – как 0. Противоположные значения сигналов на выходах этих триггеров могут стать причиной неправильной работы системы, одна часть кото­рой будет вести себя так, как если бы входной сигнал был равен 1, а отклик дру­гой части будет таким, как если бы этот сигнал был равен 0.

Если сигнал проходит через комбинационную логику, то наличие двух синхро­низирующих устройств может не проявиться. Из-за различных задер­жек прохождения сигнала по разным путям в комбинационной логике вероятность появления на выходах триггеров несовместимых результатов только возрастает. Это распространенный случай, особенно тогда, когда асинхронные сигналы явля­ются входными сигналами конечного автомата, поскольку две или более пере­менные состояния, вырабатываемые логикой возбуждения, могут зависеть от зна­чения асинхронного входного сигнала. Правильный способ подачи асинхронного сигнала на вход конечного автомата показан на рис.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: