FPGA/CPLD数字电路设计中，时钟管理是非常关键的一环，它直接关系到整个系统的稳定性和性能。在本文中，我们将详细讨论与FPGA/CPLD数字电路设计相关的一些重要概念，包括门控时钟、行波时钟、多时钟系统，以及如何同步异步信号和非同源时钟等。
门控时钟是通过组合逻辑电路控制时钟信号的生成，它的主要问题在于当组合逻辑超过一级时，可能会导致时钟信号出现危险的静态险象。静态险象指的是在一个或多个逻辑输入变化时，输出未能在预期时间稳定下来。这种现象可能导致电路出现不可预测的行为。在设计中应尽量避免使用多级组合逻辑去控制PLD设计中的触发器，以降低设计风险。
行波时钟是一种特殊时钟设计，它使用触发器输出作为下一个触发器的时钟输入，这种设计可以减少对全局时钟资源的依赖，但它的缺点是会产生较大的时间偏移，并且需要复杂的定时计算。在设计行波时钟时，需要仔细考虑电路的时间参数，如建立时间、保持时间和时钟到输出的延时，以保证电路的稳定性。在某些应用中，使用行波时钟设计异步计数器可能会比同步计数器更有优势，因为它们可以避免时钟到输出的延时问题，但通常同步计数器因为其简洁和速度上的优势而更受欢迎。
多时钟系统在同一个PLD中实现两个或多个时钟源的设计，常见于需要连接不同异步微处理器或异步通信通道的接口。这种系统设计面临的挑战是如何保证时钟之间的建立和保持时间约束。时钟的上升沿和下降沿都会对触发器状态产生影响，所以在设计多时钟系统时，必须对电路进行同步化处理。通常，这可以通过PLD内部的锁相环（PLL）或延时锁定环（DLL）来实现，但并非所有PLD都配备这些功能，且价格较高，因此在没有特殊要求的情况下，可以考虑使用带使能端的D触发器和高频时钟来同步化非同源时钟。
在处理异步信号时，往往很难保证数据的建立和保持时间，因此容易使系统进入亚稳态，这时建议设计者将所有异步输入信号先经过双触发器进行同步化处理。这是因为在多时钟系统中，稳定可靠的时钟是确保系统稳定运行的关键。应尽量避免使用可能含有毛刺的输出作为时钟信号，并尽可能只使用一个全局时钟。当存在多个非同源时钟信号时，必须采取措施同步化这些时钟，以确保数据在传输过程中满足建立和保持时间的要求。
总结而言，FPGA/CPLD数字电路设计中关于时钟管理的知识点非常丰富，涵盖从门控时钟到行波时钟，再到多时钟系统设计以及异步信号同步化的策略。这些知识点对于保证电路的可靠性、性能以及降低复杂度都具有至关重要的作用。设计者需要根据具体的应用场景，采用合适的时钟策略，并通过适当的同步化措施来处理可能的定时问题。
