FPGA研发之道(17)-化繁为简

作者：阿昏豆

    有个笑话说，有个病人感冒了，于是去看医生，医生诊断后说，你得了感冒，但是我只会治疗肺炎，不如你回家再浇点凉水，把病恶化成肺炎，那我能治了。这个笑话展示了庸医误人。但是另一方面，从逻辑上来讲，医生则是一个把未知问题转化成已知问题的高手。

      不说笑话，下面出两个题目，其分别是

问题1：运用数字电路，如何将一个时钟域的上升沿，转换成另一个时钟域的脉冲信号（单周期信号）。

问题2：运用数字电路，如何将一个时钟域的脉冲信号（单周期信号），转换成另一个时钟域的上升沿。

可能乍一看，这两个题目优点难度，特别是第二个问题，答上的就更少了。那再出第三道题目，会不会让这个问题变简单些那。

问题3：运用数字电路，如何将一个时钟域的上升沿，转换成另一个时钟域的上升沿。



        题目3，,就会让人觉得太简单了，这既是异步信号的同步化，寄存两拍就可以了。这CLKA信号就被同步到CLKB的方法，有一定数字电路知识的都会 。不论CLKA与CLKB时钟频率的高低。

     下面回到题目1，我们按照那个庸医的做法，把未知问题转换成已知问题，那这个问题就转化成了两个部分，A时钟域的上升沿转换成B时钟域的上升沿，，然后B时钟域的上升沿如何变成其单脉冲信号。所以问题就很简单了，最后的输出 B &! B_r(B信号寄存一拍). 电路如下所示。



    那回到题目2.这个问题就转换成了A时钟的脉冲信号转换成A信号的上升沿，而A信号的上升沿，再转换成B信号的上升沿。



  那么，如何将已是时钟信号的脉冲信号，转换成另一个时钟的脉冲信号？呵呵。

  以上只是两个简单的电路，实际设计中，有许多可以进行设计，可以化繁为简或者化未知为已知的方法。

   例如，实际设计中，经常有设计变更的情况，比如，原来输出的信号A，但是需要输出信号B。那可能大多数情况，模块不用重新设计，只需要在原有输出信号（或者数据）A上，再添加相应的输出，或者封装一层接口，就可以快速满足需求。并且原有设计模块也可以复用，并且已验证充分。通过化未知问题为已知问题的方式，简化设计和验证，能够快速的设计需要。一方面，而这正是IP复用的好处，另一方面，原有设计如何达到IP复用的标准，也是值得探索的部分。

     这个故事，其实还有另一版本，那就是锤子和钉子，那就是如果你已经有一把锤子，那就看什么都是钉子。如何将未知问题转化成你的锤子可以解决的钉子，则是就是设计复用的问题了。