如何解决异步时钟域数据同步的问题？-凡亿课堂

同步时序电路和异步时序电路是数字电路的重要内容，也是小白学习数字电路时重点学习的电路设计课程之一，但如果我们遇见异步时钟域数据同步问题，我们该怎么办？

处理跨时钟域问题的核心在于要保证下级时钟对上级数据采样的setup时间或hold时间满足要求，即尽量避免亚稳态的发生和传播，然而当系统存在已不远就，亚稳态问题将无可避免，因此我们设计的电路首先要减少亚稳态导致错误的发生，其次要使系统对产生的错误不敏感，可以通过下列方法来解决：

1、用触发器打两拍

如图所示，左边是异步输入端，经过两极触发器同步，在右边的输出将是同步的，而且该输出基本不存在亚稳态。其原理是即使第一个触发器的输出端存在亚稳态，经过-一个CLK周期后，第二个触发器D端的电平仍未稳定的概率非常小，因此第二个触发器Q端基本不会产生亚稳态。然而，亚稳态是无法被根除的，一旦亚稳态发生，后果的严重程度依赖于你设计系统对产生的错误是否敏感。

2、异步FIFO或DPRAM

因为异步FIFO或DPRAM使用格雷码计数器读写地址的指针，所以它可以很好地避免亚稳态的发生，使用方法是：将上级芯片提供的数据随路时钟作为写信号，将数据写入异步FIFO或DPRAM，然后使用本级的采样时钟数据独处即可。需要注意的是，当两级时钟频率不同时，需要设计好缓冲区，并通过监控full、half、empty、useword信号，保证数据不会溢出，也不会被读空。