[導讀]跨時鐘域驗證可分為結構驗證和功能驗證兩類。結構驗證確保在需要的地方添加了適當的同步邏輯。功能驗證確保已添加的邏輯實現了預期的功能。僅通過執(zhí)行結構驗證，就可以檢測到許多CDC問題。這些檢查比功能驗證更簡單、更快。因此，驗證應從結構檢查開始，檢測到的問題應在轉向功能驗證之前進行修復。...
跨時鐘域驗證可分為結構驗證和功能驗證兩類。結構驗證確保在需要的地方添加了適當的同步邏輯。功能驗證確保已添加的邏輯實現了預期的功能。
僅通過執(zhí)行結構驗證，就可以檢測到許多CDC問題。這些檢查比功能驗證更簡單、更快。因此，驗證應從結構檢查開始，檢測到的問題應在轉向功能驗證之前進行修復。
基于規(guī)則的檢查是執(zhí)行結構驗證的一種非常有效的方法。斷言可以在設計中使用一些EDA工具自動推理證明，也可以將它們插入到RTL中帶入仿真環(huán)境，這兩種技術都有各自的優(yōu)缺點。
仿真結果取決于所使用的測試向量的質量。如果所應用的測試向量不能觸發(fā)問題，那么該問題可能不會被檢測到。很難確定正確的測試向量集，從而提供良好的覆蓋范圍。與仿真相比，形式化技術提供了更好的覆蓋范圍，并且不需要提供任何測試向量。然而，由于狀態(tài)空間爆炸，形式化技術存在一些性能問題。因此，這些檢查不用于全芯片分析，但它們在模塊級別上工作得相當好。
驗證跨時鐘域問題可以按照以下幾個步驟：
Step 1
檢查以下場景中是否存在有效的同步器：1、跨異步時鐘域2、存在亞穩(wěn)態(tài)問題的同步跨時鐘域
一個級聯觸發(fā)器同步器可能足以確保不會存在亞穩(wěn)態(tài)傳播。然而，仍然可能存在數據不一致的問題。因此，建議在這個階段只檢查級聯觸發(fā)器同步器是否只用于單比特變化信號。如果缺少同步器，設計人員應修改設計以添加適當的同步邏輯。
Step 2檢查是否存在單獨同步的匯聚信號，這可能會導致數據不一致的問題。單獨同步的匯聚信號數據應是 Gray-encoded。下圖顯示了一個控制總線時鐘域交叉，它使用級聯多觸發(fā)器進行同步，但沒有進行Gray-encoded。此時，將為斷言失敗生成一個波形軌跡。?
Step 3一旦添加了適當的同步邏輯并完成了Gray-encoding檢查，下一步是驗證在將數據從一個時鐘域傳輸到另一個時鐘域時沒有數據丟失。這需要對以下兩種情況進行檢查：同步跨時鐘域：1、同步跨時鐘域從快時鐘域到慢時鐘域2、同步跨時鐘域從慢時鐘域到快時鐘域，時鐘邊沿可能連續(xù)多拍非?？拷?/span>3、異步跨時鐘域
可以通過斷言每個源數據始終能夠在目標時鐘域采樣到。對于其他同步方案，可以進行一些標準的功能檢查，以確保沒有數據丟失。
Step 4
在所有使用某些特殊同步方案的情況下，都需要驗證它們是否正確地執(zhí)行了預期的功能。這對于確保不傳播亞穩(wěn)態(tài)、數據不一致性或數據丟失問題非常重要。這里給出了三個常用方案所需的檢查：握手同步：檢查request-data和request-acknowledge協(xié)議是否符合規(guī)范要求。FIFO同步：檢查是否沒有FIFO overflow 或underflow。Mux recirculation：檢查當同步控制信號EN_Sync拉高時，是否保持“源數據A穩(wěn)定并且目的時鐘中至少有一個有效邊沿”。
僅通過執(zhí)行結構驗證，就可以檢測到許多CDC問題。這些檢查比功能驗證更簡單、更快。因此，驗證應從結構檢查開始，檢測到的問題應在轉向功能驗證之前進行修復。
基于規(guī)則的檢查是執(zhí)行結構驗證的一種非常有效的方法。斷言可以在設計中使用一些EDA工具自動推理證明，也可以將它們插入到RTL中帶入仿真環(huán)境，這兩種技術都有各自的優(yōu)缺點。
仿真結果取決于所使用的測試向量的質量。如果所應用的測試向量不能觸發(fā)問題，那么該問題可能不會被檢測到。很難確定正確的測試向量集，從而提供良好的覆蓋范圍。與仿真相比，形式化技術提供了更好的覆蓋范圍，并且不需要提供任何測試向量。然而，由于狀態(tài)空間爆炸，形式化技術存在一些性能問題。因此，這些檢查不用于全芯片分析，但它們在模塊級別上工作得相當好。
驗證跨時鐘域問題可以按照以下幾個步驟：
Step 1
檢查以下場景中是否存在有效的同步器：1、跨異步時鐘域2、存在亞穩(wěn)態(tài)問題的同步跨時鐘域
一個級聯觸發(fā)器同步器可能足以確保不會存在亞穩(wěn)態(tài)傳播。然而，仍然可能存在數據不一致的問題。因此，建議在這個階段只檢查級聯觸發(fā)器同步器是否只用于單比特變化信號。如果缺少同步器，設計人員應修改設計以添加適當的同步邏輯。
Step 2檢查是否存在單獨同步的匯聚信號，這可能會導致數據不一致的問題。單獨同步的匯聚信號數據應是 Gray-encoded。下圖顯示了一個控制總線時鐘域交叉，它使用級聯多觸發(fā)器進行同步，但沒有進行Gray-encoded。此時，將為斷言失敗生成一個波形軌跡。?
Step 3一旦添加了適當的同步邏輯并完成了Gray-encoding檢查，下一步是驗證在將數據從一個時鐘域傳輸到另一個時鐘域時沒有數據丟失。這需要對以下兩種情況進行檢查：同步跨時鐘域：1、同步跨時鐘域從快時鐘域到慢時鐘域2、同步跨時鐘域從慢時鐘域到快時鐘域，時鐘邊沿可能連續(xù)多拍非?？拷?/span>3、異步跨時鐘域
可以通過斷言每個源數據始終能夠在目標時鐘域采樣到。對于其他同步方案，可以進行一些標準的功能檢查，以確保沒有數據丟失。
Step 4
在所有使用某些特殊同步方案的情況下，都需要驗證它們是否正確地執(zhí)行了預期的功能。這對于確保不傳播亞穩(wěn)態(tài)、數據不一致性或數據丟失問題非常重要。這里給出了三個常用方案所需的檢查：握手同步：檢查request-data和request-acknowledge協(xié)議是否符合規(guī)范要求。FIFO同步：檢查是否沒有FIFO overflow 或underflow。Mux recirculation：檢查當同步控制信號EN_Sync拉高時，是否保持“源數據A穩(wěn)定并且目的時鐘中至少有一個有效邊沿”。
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