介绍一个IC设计错误案例：可读debug寄存器错误跨时钟

本文将介绍一个跨时钟错误的案例如图所示，phy_status作为一个多bit的phy_clk时钟域的信号，需要输入csr模块作为一个可读状态寄存器，目的是方便debug，而csr模块是sys_clk时钟域，此时phy_status需要进行跨时钟，得到sys_clk时钟域的phy_status_sync送到csr模块。  

phy_rst_n是由上电复位释放模块产生的phy_clk时钟域的复位信号，在上电处理流程的初期phy_rst_n一直是0，处于复位状态，上电解复位流程进行到一定阶段后才会将phy_rst_n置为1。

         

ip_bus_sync跨时钟模块接口信号如下： 本模块的特点就是只有输入数据，没有vld信号。

phy_clk作为源时钟（i_src_clk），而phy_rst_n作为源时钟域复位信号（i_src_rst_n）。

sys_clk作为目的时钟（i_dst_clk），而sys_rst_n作为源时钟域复位信号（i_dst_rst_n）。

NOTE: 需要注意的是在在源时钟复位phy_rst_n为0时，输出的o_dst_dout（phy_status_sync）是跨时钟模块Ip_bus_sync的复位值（每bit都是0）               

信号名称	信号IO	位宽	说明
i_src_clk	in	1	源端时钟
i_src_rst_n	in	1	源时钟域的复位信号，0表示复位。根据代码实现不同，可以是同步复位，也可以是异步复位
i_src_din	in	1	源时钟域bus信号
i_dst_clk	in	1	目的端时钟
i_dst_rst_n	in	1	目的时钟域的复位信号，0表示复位。根据代码实现不同，可以是同步复位，也可以是异步复位
o_dst_dout	out	DATA_WDTH	已完成跨时钟的bus信号

错误设计：设计中将phy_status作为一个可读状态寄存器，本意是想在上电解复位流程出现异常的时候，能够读出phy_status的数值，从而进行分析上电流程异常的原因。而在部分场景中，一旦phy_rst_n没有从0跳变成1时，此时phy_status_sync为0，无法获取phy_status的真实数值 。         

正确设计：本文场景中应该采用无复位的跨时钟模块进行实现，如果存在可用的无复位多bit跨时钟模块，可以直接采用，否则可以考虑采用多个无复位的bit跨时钟模块实现。虽然采用多个无复位的bit跨时钟模块实现多bit跨时钟可能存在重汇聚问题，但是此场景中，一旦出现上电解复位异常，phy_status信号通常是处于稳定状态，多bit跨时钟重汇聚问题将不会存在。     

审核编辑：刘清