在做仿真时有没有办法更好得模拟跨时钟域的情况？

首先需要指出本文题目所指的仿真指的是功能仿真，即不带时序信息的仿真。

每个FPGA developer都会做功能仿真验证RTL代码功能的正确性。我们知道在功能仿真中是没有考虑延迟的，组合逻辑是零延迟，寄存器也是在时钟跳变沿瞬时完成采样。

对于同步电路来说，功能仿真完成后，再加上静态时序分析，我们基本能确保设计的电路能正确工作（有一些情况例外，比如综合的结果和仿真的结果不同）。但是对于异步电路，功能仿真的零延迟特性没法很好模拟跨时钟域时的情况，在静态时序分析时我们一般也是false path，不做后仿真（时序仿真）则很难确保跨时钟域电路设计的正确性。

那么我们在做仿真时有没有办法更好得模拟跨时钟域的情况？

先看看跨时钟域有什么特性？一是亚稳态导致采样到的信号出现随机值，二是跨时钟域不是瞬时结束的，而是会持续一段时间。

依据此特性，我们在功能仿真时可以手动给跨时钟域信号加延迟。延迟的大小可以是random的一个值来更好得模拟随机采样值，而且最好是能在真实延迟的大概范围。

举个例子。

假设我们是跨时钟域采样一个bit的信号，输入信号不停在0和1之间跳变。如下图所示，data1_q是输入单bit信号的寄存器输出，data1_q_delay则是对data1_q添加延迟后的信号。data2_q是在目的时钟域clk2对data1_q的采样，data2_q_delay则是在目的时钟域对data1_q_delay的采样。

从图中可以看到，data2_q在跨时钟域时只有一个cycle采到错误的值，data2_q_delay则较好的模拟出了采样值的随机性，而且会持续多个cycle出现“随机”值。

审核编辑：刘清