在高速设计中跨多个FPGA分配复位信号

SoC设计中通常会有“全局”同步复位，这将影响到整个设计中的大多数的时序设计模块，并在同一时钟沿同步释放复位。而在FPGA原型验证系统中，由于这些时序元件在多个FPGA之间被划分，因此确保每个FPGA仍然以相同的方式在相同的时钟沿接收复位至关重要。这是重要且值得关注的问题，但通过RTL设计中的一些附加代码模块和允许逻辑简单复制的分割工具，可以实现在高速设计中跨多个FPGA分配复位信号。

只要每个FPGA的时钟边沿相同，就不太可能在特定时钟边缘断言或释放全局复位。因此，我们可以根据需要在复位信号路径中添加尽可能多的流水线级，我们将在一瞬间利用这一点。另一个需要考虑的因素是，连接到每个FPGA的硬件板分组trace的数量通常是有限的，因此我们不需要任何用于布线全局复位的trace迹线。

相反，我们创建了一个复位树结构，它通过FPGA本身进行布线，然后在FPGA之间使用普通的点对点trace。 比如下图设计示例，其中流水线复位驱动四个不同FPGA中的时序元件，很明显，FPGA
4中的元件将在FPGA 1中的元件之后很长时间内接收复位。



另外，输入可以是异步复位，因此第一阶段充当同步器（如果需要避免亚稳态问题，可以使用双时钟）。除了非常低的时钟速率外，以这种方式通过FPGA的布线是不可接受的，因此为了克服这一问题，我们将在每个FPGA中复制部分流水线，如图所示。



第一阶段不被复制，因为输入复位信号的同步必须仅在一个地方完成。每个FPGA中的流水线级仍有可能引入延迟，因为如果每个级中有一个FF，那么它可能被放置在输入PAD焊盘、输出PAD焊盘附近或两者之间的任何位置；这在每个FPGA中也可能不同。答案是为每个管道阶段使用三个FF，如图所示。

这允许第一和第三FF放置在FPGA边缘的IO FF中。然后，有一个完整的时钟周期用于重置传播到内部FF和输出FF，从而大大放松了位置和路线上的时间限制。再次，与全局复位信号本身的效果相比，这些管道级只引入了微不足道的延迟。

   

审核编辑：刘清