1.慢速时钟域同步到快速时钟域
代码语言：javascript复制输入：singal_in，来自10MHz慢速时钟域的单比特信号
输出：singal_out，输出100MHz快速时钟域的单比特信号
10MHz = 100ns
100MHz = 10ns因为慢速时钟域的最短信号长度为1个时钟时钟周期即：100ns，大于快速时钟域的时钟周期10ns，所以只需要打3拍即可：
代码语言：javascript复制/* 从慢速时钟域同步到快速时钟域 */
module top(
//inputs
input clk, //快速时钟，时钟100MHz
input rst_n,
input signal_in, //来自慢速时钟域，时钟10MHz
//outputs
output signal_out //同步到快速时钟域之后的信号
);
reg signal_in_reg1;
reg signal_in_reg2;
reg signal_in_reg3;
assign signal_out = signal_in_reg3;
always @ (posedge clk)
begin
if(!rst_n)
begin
signal_in_reg1 <= 0;
signal_in_reg2 <= 0;
signal_in_reg3 <= 0;
end
else
begin
signal_in_reg1 <= signal_in;
signal_in_reg2 <= signal_in_reg1;
signal_in_reg3 <= signal_in_reg2;
end
end
endmodule仿真TB文件：
代码语言：javascript复制`timescale 1ns/1ps
module top_tb;
reg clk_100m; //Period=10ns;
reg rst_n;
reg signal_in;
wire signal_out;
initial
begin
clk_100m = 1;
rst_n = 0;
signal_in = 0;
#50
rst_n = 1;
#100
signal_in = 1;
#100
signal_in = 0;
#100
$stop;
end
always #(10/2) clk_100m <= !clk_100m;
top top_ut(
//inputs
.clk(clk_100m),
.rst_n(rst_n),
.signal_in(signal_in),
//outputs
.signal_out(signal_out)
);
endmodule仿真波形：
慢速时钟域信号到快速时钟域信号的同步
2.快速时钟域同步到慢速时钟域
代码语言：javascript复制输入：singal_a，来自100MHz快速时钟域的单比特信号
输出：singal_b，输出10MHz慢速时钟域的单比特信号
10MHz = 100ns
100MHz = 10ns这里仅仅针对输入信号的脉冲宽度仅有1个快速时钟周期宽度的信号，即singal_a的信号宽度仅有10ns宽，且两个脉冲间隔时间大于两个慢速时钟周期，即2*100ns=200ns。
先在快速时钟域下把边沿信号转换为电平信号，再在慢速时钟域下把电平信号打3拍，再在慢速时钟域下把电平信号转换为边沿信号：
代码语言：javascript复制/* 快速时钟域同步到慢速时钟域,针对脉冲宽度只有1个clk的信号 */
module fast_to_low(
//inputs
input clk_a, //快速时钟100MHz
input rst_n_a, //复位信号
input signal_a, //快速时钟信号，单比特，1个clk宽度脉冲
input clk_b, //慢速时钟20MHz
input rst_n_b,
//outputs
output signal_b //同步之后的慢速时钟域的信号
);
reg tmp;
reg tmp_reg1;
reg tmp_reg2;
reg tmp_reg3;
assign signal_b = tmp_reg2 ^ tmp_reg3; //电平信号转换为边沿
/* 在快速时钟域下，把单clk脉冲信号，转换为边沿信号，在高电平时翻转，要求两个脉冲间隔时间不能太短 */
always @ (posedge clk_a)
begin
if(!rst_n_a)
tmp <= 0;
else if(signal_a)
tmp <= ~tmp;
end
/* 在慢速时钟域下对 */
always @ (posedge clk_b)
begin
if(!rst_n_b)
begin
tmp_reg1 <= 0;
tmp_reg2 <= 0;
tmp_reg3 <= 0;
end
else
begin
tmp_reg1 <= tmp;
tmp_reg2 <= tmp_reg1;
tmp_reg3 <= tmp_reg2;
end
end
endmodule;仿真TB文件：
代码语言：javascript复制`timescale 1ns/1ps
module top_tb;
reg clk_a; //100MHz = 10ns;
reg clk_b; //10MHz = 100ns;
reg rst_n_a;
reg rst_n_b;
reg signal_a; //快速时钟域信号
wire signal_b; //慢速时钟域信号
initial
begin
clk_a = 1;
clk_b = 1;
rst_n_a = 0;
rst_n_b = 0;
signal_a = 0;
#300
rst_n_a = 1;
rst_n_b = 1;
#500
signal_a = 1;
#10
signal_a = 0;
#500 //两次脉冲时间间隔应该大于2*100ns=200ns，否则不能还原
signal_a = 1;
#10
signal_a = 0;
#1000
$stop;
end
always #(10/2) clk_a <= !clk_a; //100MHz = 10ns
always #(100/2) clk_b <= !clk_b; //10MHz = 100ns
fast_to_low fast_to_low_ut(
//inputs
.clk_a(clk_a),
.rst_n_a(rst_n_a),
.signal_a(signal_a),
.clk_b(clk_b),
.rst_n_b(rst_n_b),
//outputs
.signal_b(signal_b)
);
endmodule仿真波形：
快速时钟域信号到慢速时钟域信号的同步
详细的原理解释：单比特信号跨时钟域问题详解
