常见的FPGA复位设计

在FPGA设计中，当复位整个系统或功能模块时，需要将先关寄存器被清零或者赋初值，以保证整个系统或功能运行正常。在大部分的设计中，我们经常用“同步复位”或“异步复位”直接将所有的寄存器全部复位，这部分可能大家都习以为常。但实际上，是否需要每个寄存器都进行复位呢？这是一个值得探讨的问题。

一、为什么需要进行复位？

在FPGA设计中，复位是一个基本操作。复位的目的是将FPGA的寄存器清零或赋初值，以确保仿真或正常上板运行时正常，以防止出现不确定的运行状态。

需要注意的是，FPGA中可编程逻辑块和寄存器，可能运行在不同的时钟和状态下，在某些功能突然停止运行时，可能处于未知状态，如果不按照预期的方式进行复位操作，FPGA可能无法正常工作。

如果需要了解同步复位与异步复位，请看这篇文章：FPGA中的异步复位、同步复位与异步复位同步释放。

二、常见的复位设计

根据复位方式的不同，FPGA复位信号可以分为外部复位和内部复位两种，复位信号也要分为高电平复位有效或低电平复位有效。

1、外部复位

外部复位是指由硬件按键或芯片产生的复位信号，也可由软件产生，但这些信号往往与FPGA内部各个时钟信号异步。

2、内部复位

内部复位是由FPGA内部逻辑产生的复位信号，例如在上电后自动复位或识别到某种内部命令后自发产生复位信号。这些复位信号相对于某一时钟域往往是同步的，但如果存在多个时钟域，也可能会存在异步复位信号的情况。

对于一个正常的FPGA系统来说，上电自动复位和手动按键复位都是必须的，二者相辅相成。除此之外，我们还需要根据实际情况确定是否需要对每个寄存器进行复位操作，以及选择适当的复位方式和控制复位操作的时机。在进行FPGA复位设计时，还需要注意复位电路的功耗，以减少不必要的功耗损失。

注意：软复位逻辑需要注意复位信号持续时间，比如一般fifo复位至少需要保持8个周期以上。

3、复位信号特点

（1）复位网络需要占用布线资源，会使得剩余的布线资源变少，对于布线设计带来挑战。
（2）复位信号的引入可能会对其他信号的布线自由度造成限制，这意味着布线可能需要更多的代价才能成功完成。
（3）复位网络占用大量的布局网络资源，会导致Place & Route的时间大大增加。
（4）复位信号需要占用额外的逻辑资源，可能会影响整个FPGA芯片设计的资源消耗。
（5）需要使用触发器的专用复位管脚才能实现复位信号的输入，这也会占用有限的管脚资源。
（6）可操作的复位信号往往需要在D触发器输入前增加额外的门操作或专用的复位信号输入，可能会降低系统性能。

（7）大量的使用全局复位，复位信号将变成一个高扇出的信号，这对时序收敛无疑是一个巨大的挑战

4、寄存器复位与赋初值

FPGA的内部资源（触发器和RAM）等都会在上电后默认赋初值，一般是0，也可以在定义寄存器时赋初值，如：

reg [1:0] test = 'd2; //定义时赋初值

以上这个赋初值操作实际意义不大，但只在系统上电后有效，当FPGA中系统运行起来后，这个变量的值处于变化的状态，还是需要通过复位信号或者使能信号来控制将信号复位。

三、是否需要对每个寄存器都进行复位？

FPGA复位需要消耗FPGA内部资源，也会影响FPGA布线和时序收敛，所以对于每个寄存器都进行复位并不是最优方案，比如寄存器变量延迟几拍、有使能信号或有效信号控制的信号变量等情况都可以不做复位处理，如下所示：

module test(
  input clk,
  input rst,
  input data_valid_i,
  input data_i,
  output reg data0_valid_o,
  output reg data0_o,
  output reg data1_valid_o,
  output reg data1_o,
  output reg data2_valid_o,
  output reg data2_o
);

reg d_r0, d_r1;

always @(posedge clk) begin
   d_r0 <= data_i;

    d_r1 <= d_r0;

end

always @(posedge clk) begin
   data0_valid_o <= data_valid_i;
   if(data_valid_i) begin
       data0_o <= data_i;
   end else begin
       data0_o <= 'b0;
   end
end

always @(posedge clk) begin
   if(rst) begin
       data1_valid_o <= 'b0;
       data1_o  <= 'b0;
   end else begin
       data1_valid_o <= data_valid_i;
       if(data_valid_i) begin
           data1_o <= data_i;
       end else begin
           data1_o <= 'b0;
       end
   end
end

always @(posedge clk or posedge rst) begin
   if(rst) begin
       data2_valid_o <= 'b0;
       data2_o  <= 'b0;
   end else begin
       data2_valid_o <= data_valid_i;
       if(data_valid_i) begin
           data2_o <= data_i;
       end else begin
           data2_o <= 'b0;
       end
   end
end

endmodule

vivado综合后电路如下：

无复位信号

同步复位

异步复位

以上图中可以看出，没有复位信号的模块中，FDRE型触发器的复位输入接入了地，节省了复位信号的扇出。

阅读全文

FPGA(591969) FPGA(591969)
寄存器(117355) 寄存器(117355)
同步复位(10667) 同步复位(10667)
异步复位(13240) 异步复位(13240)
复位设计(6108) 复位设计(6108)

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常见的复位电路有几种在单片机启动的时候，都是需要复位的，以使CPU还有系统的鸽子各种部件处于确定的初始状态和工作。下面小编给大家介绍一下常见的复位电路。单片机上的复位方式有手动按钮复位和上电复位

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单片机复位后为什么要对sp重新赋值_常见的单片机复位方式及其原理分析

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【FPGA】异步复位，同步释放的理解

异步复位，同步释放的理解目录目录同步复位和异步复位异步复位同步复位那么同步复位和异步复位到底孰优孰劣呢？异步复位、同步释放问题1 问题2 问题3 问题4 问题5 参考资料同步

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常见的复位电路单片机复位电路的原理

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浅谈FPGA的复位设计问题

首先回想一下，在平常的设计中我们是不是经常采用同步复位或者异步复位的写法，这一写法似乎都已经形成了肌肉记忆----每次我们写always块的时候总是会对所有的寄存器写一个复位赋初值的语句。

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2092

在FPGA开发中尽量避免全局复位的使用？

在这些情况下，复位信号的变化与FGPA芯片内部信号相比看起来是及其缓慢的，例如，复位按钮产生的复位信号的周期至少是在毫秒级别的，而我们FPGA内部信号往往是纳米或者微秒级别的。

2022-05-06 10:48:45

2462

详解80C51单片机的复位电路和时钟电路

在80C51中，最常见的复位电路就是下图的上电复位电路。

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7346

FPGA复位电路的实现——以cycloneIII系列芯片为例

有人说FPGA不需要上电复位电路，因为内部自带上电复位信号。也有人说FPGA最好加一个上电复位电路，保证程序能够正常地执行。不管是什么样的结果，这里先把一些常用的FPGA复位电路例举出来，以作公示。

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FPGA设计使用复位信号应遵循原则

FPGA设计中几乎不可避免地会用到复位信号，无论是同步复位还是异步复位。我们需要清楚的是复位信号对时序收敛、资源利用率以及布线拥塞都有很大的影响。

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FPGA设计中的复位

本系列整理数字系统设计的相关知识体系架构，为了方便后续自己查阅与求职准备。在FPGA和ASIC设计中，对于复位这个问题可以算是老生常谈了，但是也是最容易忽略的点。本文结合FPGA的相关示例，再谈一谈复位。

2023-05-12 16:37:18

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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。

2023-05-18 09:55:33

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FPGA中的异步复位or同步复位or异步复位同步释放

在FPGA设计中，复位电路是非常重要的一部分，它能够确保系统从初始状态开始启动并保证正确运行。

2023-05-22 14:21:08

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为FPGA设计添加复位功能的注意事项

本文将探讨在 FPGA 设计中添加复位输入的一些后果。本文将回顾使用复位输入对给定功能进行编码的一些基本注意事项。设计人员可能会忽略使用复位输入的后果，但不正确的复位策略很容易造成重罚。复位

2023-05-25 00:30:01

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复位电路的原理以及4类常见的复位电路

复位电路由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机

2023-05-25 14:36:21

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FPGA复位电路的实现方式

2023-05-25 15:50:45

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不得不读的Xilinx FPGA复位策略

尽量少使用复位，特别是少用全局复位，能不用复位就不用，一定要用复位的使用局部复位；

2023-06-21 09:55:33

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你真的会Xilinx FPGA的复位吗？

对于复位信号的处理，为了方便我们习惯上采用全局复位，博主在很长一段时间内都是将复位信号作为一个I/O口，通过拨码开关硬件复位。

2023-06-21 10:39:25

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xilinx FPGA复位方法讲解

能不复位尽量不用复位，如何判断呢？如果某个模块只需要上电的时候复位一次，工作中不需要再有复位操作，那么这个模块可以不用复位，用上电初始化所有寄存器默认值

2023-06-28 14:44:46

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FPGA核心电路

常见的FPGA核心电路可以归纳为五个部分：电源电路、时钟电路、复位电路、配置电路和外设电路。下面将对各部分电路进行介绍。

2023-07-20 09:08:31

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同步复位与异步复位的区别

请简述同步复位与异步复位的区别，说明两种复位方式的优缺点，并解释“异步复位，同步释放”。

2023-08-14 11:49:35

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FPGA学习-异步复位，同步释放

点击上方蓝字关注我们系统的复位对于系统稳定工作至关重要，最佳的复位方式为：异步复位，同步释放。以下是转载博客，原文标题及链接如下：复位最佳方式：异步复位，同步释放异步复位；异步

2023-09-09 14:15:01

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单片机上位复位电路与按键与上电复位的区别

单片机上位复位电路与按键与上电复位的区别单片机的复位电路常用于保证单片机在复位状态下正常工作，以便单片机能够在正确的起始状态下启动。常见的单片机复位电路有三种，分别是上电复位电路、外部按键复位

2023-10-17 18:17:08

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RC复位电路中R如何影响芯片复位？

RC复位电路中R如何影响芯片复位？ RC复位电路是常见的一种复位电路，它通过串联一个电阻和一个电容元件来实现对芯片的复位功能。在RC电路中，电容元件起到存储电荷、延迟释放电荷的作用，而电阻元件起到

2023-10-25 11:07:51

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Xilinx FPGA芯片内部时钟和复位信号使用方法

如果FPGA没有外部时钟源输入，可以通过调用STARTUP原语，来使用FPGA芯片内部的时钟和复位信号，Spartan-6系列内部时钟源是50MHz，Artix-7、Kintex-7等7系列FPGA是65MHz。

2023-10-27 11:26:56

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复位电路的复位条件和复位过程

电源监测芯片复位电路：这是最常见的复位电路类型，使用专用的电源监测芯片来监测电源电压，并在电压低于或高于预设阈值时触发复位信号。

2024-01-16 16:04:14

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常见的fpga芯片有哪些

FPGA（现场可编程门阵列）芯片是一种可编程逻辑器件，其内部包含了大量的可编程逻辑单元和连接关系，可以通过编程来实现不同的逻辑功能。目前市面上有许多常见的FPGA芯片，这些芯片各自具有不同的规格、性能和特点，适用于不同的应用场景和需求。

2024-03-15 14:45:31

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