亚稳态和跨时钟域CDC
一、亚稳态
1.亚稳态的概念：当输入数据不满足寄存器的建立时间或保持时间，寄存器很有可能捕捉到的电平是处于0和1之间的状态，这样输出就不是一个确定的值，就会出现亚稳态
2.亚稳态的恢复时间：亚稳态持续了tMET时长后，恢复到稳定的电平状态（稳定，但不一定是正确的），这段持续的时间叫做亚稳态的恢复时间。亚稳态能够恢复稳定，是因为反相器的再生性。
一般情况下这段时间不会超过一到两个时钟周期（取决于触发器的性能）。如果亚稳态的持续时间过长，就有可能被下一级的触发器捕获，导致下一级触发器也处于亚稳态，这就是亚稳态的传播现象。
3.故障平均间隔时间 MTBF（mean time between failure）:
其中：C1、C2都是与器件本身有关的参数；fclk1:前级时钟的频率；fclk2：后级时钟的频率
tsclack:时序裕量
C2:器件的建立时间和保持时间越小，C2越小，因此我们可以使用更快的触发器；
降低时钟频率也可以提高MTBF；
使用同步器可以提高时序裕量，进而增大MTBF
4.减少亚稳态的几点建议：
- 使用同步器
- 满足需求的情况下，降低时钟频率
- 采用反应更快的触发器
- 减少或者避免使用那种信号翻转时间很长的输入信号
二、跨时钟域 CLOCK DOMAIN CROSSING
1. 单比特信号跨时钟域
如果是持续时间较长的电平信号，可以直接打两拍跨时钟域；
而如果是脉冲信号则需要分情况讨论：
脉冲信号跨时钟域要满足三边沿要求（three edge requirement），即一般要求接收时钟域中采样信号要保持三个时钟上升沿的长度，即时钟周期的1.5倍。否则就有可能出现漏采
为了满足这种要求，有以下几种方法：
- 握手反馈
如图，将A时钟域的脉冲信号打一拍传输到B时钟域中打两拍同步，同步后的信号再反馈回A时钟域，在A时钟域打两拍同步，将FF1的输出拉低.
2.窄脉冲捕捉电路
如图，利用脉冲信号的上升沿输出脉冲信号，通过FF3反馈回来的信号清0.同样，窄脉冲信号的频率不能太快，否则会漏采。如下图，窄脉冲的时间间隔应该大于三个时钟周期
这个电路的缺点也很明显：将窄脉冲信号作为时钟，会消耗额外的始终资源；并且毛刺也会导致不可预知的错误，因此不推荐使用。
3.脉冲展宽（结绳法）
适合快时钟域到慢时钟域，且脉冲信号的间隔时间必须要大于慢时钟域的时钟周期的两倍，否则在慢时钟域无法进行边沿检测。
具体步骤如下：
先将clka下的脉冲信号转换为电平信号，再用clkb将这个电平信号打三拍得到pulse_s0,pulse_s1,pulse_s2;最终将pulse_s1和pulse_s2异或，即可得到clkb时钟下的脉冲信号。
电路图如图，在快时钟域使用多路选择器“结绳”将脉冲转换为电平；
在慢时钟域使用异或门“解绳”检测边沿，恢复脉冲信号。
代码如下：
4.完整的握手机制
先在clk1结绳打一拍后输出到clk2，在clk2打两拍后解绳；再将得到的脉冲信号在clk2结绳，打一拍后输出到clk1，在clk1打两拍同步后解绳，即为clk2的应答信号。
这种方法快到满、慢到快都可以用，就是效率太低。
2. 多比特信号跨时钟域
- 异步FIFO
- 异步双口RAM+格雷码
- 握手
- DMUX同步器
先写这么多，以后再慢慢补充