和所有的數(shù)字電路一樣,，毛刺也是FPGA電路中的棘手問題,，它的出現(xiàn)會(huì)影響電路工作的穩(wěn)定性,，可靠性,，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的誤動(dòng)作和邏輯紊亂,。

　　信號(hào)在FPGA器件中通過邏輯單元連線時(shí),，一定存在延時(shí),。延時(shí)的大小不僅和連線的長短和邏輯單元的數(shù)目有關(guān),，而且也和器件的制造工藝,、工作電壓、溫度等有關(guān),。

　　另外,，信號(hào)的高低電平轉(zhuǎn)換也需要一定的過渡時(shí)間，由于存在這兩方面的因素,，多路信號(hào)的電平值發(fā)生變化時(shí),，在信號(hào)變化的瞬間，組合邏輯的輸出有先后順序,，并不是同時(shí)變化,，往往會(huì)出現(xiàn)一些不正確的尖峰信號(hào)，這些尖峰信號(hào)就是“毛刺”,。任何組合電路,，反饋電路和計(jì)數(shù)器都可能。

　　潛在的毛刺信號(hào)發(fā)生器,。

　   電路布線長短不同造成各端口輸入信號(hào)延時(shí)不一致,，有競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，會(huì)產(chǎn)生毛刺,。分立元件之間存在分布電容和電感可以濾掉這些毛刺,，所以用分立元件設(shè)計(jì)電路時(shí)，很少考慮競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)和毛刺問題,，但PLD/FPGA內(nèi)部沒有分布電容和電感,，不能濾掉任何毛刺（哪怕不到1ns）。

　　舉個(gè)簡單的例子：

　   設(shè)計(jì)的一個(gè)二輸入與門,，output<=A & B;進(jìn)行布局布線后仿真（此時(shí)沒有加管腳約束文件）可看到：

　　output_obuf_2處有一毛刺出現(xiàn),。毛刺高電平時(shí)間維持141ps,。

　　從output_obuf到output輸出處，雖消除了毛刺,，但不能保證其它情況下都會(huì)消除,，我想有可能是此處毛刺時(shí)間比較小的原因，所以才有output處輸出是正常的,。

　　首先毛刺的出現(xiàn)是由于輸入端A由1到0和B由0到1的變化引起的,。

　　從靜態(tài)時(shí)序文件中可以看到：A，B到達(dá)與門的時(shí)間相差141ps,，這也正是上述中出現(xiàn)毛刺的原因,。

　　下面將管腳約束文件加進(jìn)去再進(jìn)行后仿真：

　　可看出此時(shí)output輸出有明顯的毛刺出現(xiàn)。

　　時(shí)序分析報(bào)告：

　　對(duì)于信號(hào)A:（Trace delay of A）+AND gate internal delay=9.139ns;

　　對(duì)于信號(hào)B:（Trace delay of B）+AND gate internal delay=5.607ns;

　　即A和B到達(dá)與門的時(shí)間相差了3.532ns,下圖顯示毛刺的時(shí)間即正好相符,。

　　毛刺并不是對(duì)所有的輸入都有危害,，如觸發(fā)器的D輸入端，只要數(shù)據(jù)不出現(xiàn)在時(shí)鐘的上長升沿,，并滿足數(shù)據(jù)的建立保持時(shí)間,，就不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成危害，而當(dāng)毛刺信號(hào)成為系統(tǒng)的啟動(dòng)信號(hào),，控制信號(hào),，握手信號(hào)，觸發(fā)器的清零信號(hào),，預(yù)置信號(hào),，時(shí)鐘信號(hào)，或鎖存器的輸入信號(hào)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生邏輯錯(cuò)誤,。因此,，判斷邏輯電路中是否存在冒險(xiǎn)以及如何避免冒險(xiǎn)是設(shè)計(jì)人員必須考慮的問題。

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