【理论篇】IC间通信的时序模型——系统同步、源同步和自同步

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1.系统同步

2.源同步

3.自同步

有三种用于两个IC间通信的时序模型——系统同步、源同步和自同步。

1.系统同步

系统同步：两片IC之间进行通信时，使用一个共用时钟，用于数据发送和接收。

如下图1，这种方法是多年来最常用的。乍一看会觉得它很简单，但看过图2中的时序模型，就不会这么认为了。阴影框部分表示：为确保可靠，接收电路必须予以处理和抵消的延迟。

 图1.系统同步结构图

 图2.系统同步时序模型

系统同步：两片IC之间进行通信时，使用一个共用时钟，用于数据发送和接收。

2.源同步

源同步：两个IC间进行通信时，发送IC生成一个伴随发送数据的时钟信号。接收IC利用该转 发时钟进行数据接收。

        多年来，大多数的信号延迟都被忽略了，因为与有效时间相比，延迟时间很短。但是，随着速 度的提高，管理延迟变得越来越困难，甚至最终变得不可能。改善问题的方法之一就是在发送数据的同时发送一个时钟副本。这种方法叫源同步（图3），它极大地简化时序参数。

 图3.源同步结构图

        调节转发时钟的输出时间，使时钟在数据单元的中间位置发生翻转。因此，数据线和时钟线的 长度需要互相匹配。但是，这种方法存在一些缺点。在目的芯片接收到的数据必须从接收时钟 域转移到全局芯片时钟域中。

 图4.源同步时序模型

源同步：两个IC间进行通信时，发送IC生成一个伴随发送数据的时钟信号。接收IC利用该转 发时钟进行数据接收。

转发时钟：转发时钟（cf）或时钟转发是用于源同步的另一个技术术语。

        源同步设计导致时钟域数量的剧增。对于具有有限时钟缓冲器的现场可编程门阵列（FPGA）和 必须量身定制每个时钟树的专用集成电路（ASIC）等器件来说，这将带来时序约束和分析难题。 对于采用大型并行总线的设计来说，该问题会进一步加重：由于电路板的设计限制，每条数据 总线通常需要采用1个以上的转发时钟。因此，一条32位总线可能需要4个、甚至是8个转发时钟。

3.自同步

自同步：两块芯片之间的通信，其中发送芯片产生的数据流同时包括数据和时钟信息。

自同步模型如图5所示。这里，数据流包含数据和时钟。

自同步接口的三个主要模块分别是并串转换、串并转换和时钟数据恢复。

而这，也是高速串行接口的基础。

自同步：两块芯片之间的通信，其中发送芯片产生的数据流同时包括数据和时钟信息。

PS：我只是理论的搬运工。