時(shí)鐘使能電路是同步設(shè)計(jì)的重要基本電路，在很多設(shè)計(jì)中，雖然內(nèi)部不同模塊的處理速度不同，但是由于這些時(shí)鐘是同源的，可以將它們轉(zhuǎn)化為單一的時(shí)鐘電路處理。在FPGA的設(shè)計(jì)中，分頻時(shí)鐘和源時(shí)鐘的skew不容易控制，難以保證分頻時(shí)鐘和源時(shí)鐘同相。故此推薦采用使用時(shí)鐘使能的方法，通過(guò)使用時(shí)鐘使能可以避免時(shí)鐘“滿天飛”的情況，進(jìn)而避免了不必要的亞穩(wěn)態(tài)發(fā)生，在降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度的同時(shí)也提高了設(shè)計(jì)的可靠性。

我們可以利用帶有使能端的D觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘使能的功能。

在上圖中clk1x是CLK的四分頻后產(chǎn)生的時(shí)鐘，clk1x_en是與clk1x同頻的時(shí)鐘使能信號(hào)，用clk1x_en作為DFF的使能端，D端的數(shù)據(jù)只有在clk1x_en有效地時(shí)候才能打入D觸發(fā)器，從而在不引入新時(shí)鐘的前提，完成了下圖電路一致的邏輯功能。

在某系統(tǒng)中，前級(jí)數(shù)據(jù)輸入位寬為8，而后級(jí)的數(shù)據(jù)輸出位寬32，我們需要將8bit的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成32bit的數(shù)據(jù)，因此后級(jí)處理的時(shí)鐘頻率為前級(jí)的1/4，若不使用時(shí)鐘時(shí)能，則就要將前級(jí)時(shí)鐘進(jìn)行4分頻來(lái)作為后級(jí)處理的時(shí)鐘，這種設(shè)計(jì)方法會(huì)引入新的時(shí)鐘域，為了避免這種情況，我們采用了時(shí)鐘時(shí)能的方法來(lái)減少設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

module gray
(
    input clk,
    input rst_n,
    input [7:0] data_in,
    output reg [31:0] data_out,
    output reg clk1x_en
);

reg [1:0] cnt;
reg [31:0] shift_reg;

always @ (posedge clk,negedge rst_n)
begin
    if(!rst_n)
        cnt <= 2'b0;
     else
        cnt <= cnt +1'b1;
end 

always @ (posedge clk,negedge rst_n)
begin
    if(!rst_n)
        clk1x_en <= 1'b0;
    else if(cnt ==2'b01)
        clk1x_en <= 1'b1;
    else
        clk1x_en <= 1'b0;
end

always @ (posedge clk,negedge rst_n)
begin
    if(!rst_n)
        shift_reg <= 32'b0;
    else
        shift_reg <= {shift_reg[23:0],data_in};
end

always @ (posedge clk,negedge rst_n)
begin
    if(!rst_n)
        data_out<= 32'b0;
    else if(clk1x_en==1'b1)//僅在clk1x_en為1時(shí)才將shift_reg的值賦給data_out
        data_out<=shift_reg;
end 

endmodule 

編輯：hfy