在数字电路设计中，复位信号用于初始化系统，使其进入一个已知的状态。复位信号可以是异步的，即不依赖于时钟信号，这种设计方法称为异步复位。然而，为了确保系统在复位解除后能够正确同步和稳定工作，常采用同步释放的方式。

异步复位

异步复位是指复位信号的断言（assertion）和解除（de-assertion）都不依赖于时钟信号。无论时钟信号处于什么状态，一旦复位信号被激活，电路立即进入复位状态。这种方式的优点是可以快速响应复位事件，适用于需要快速复位的情况，如电源管理、上电复位等。

示例：

always @(posedge clk or posedge async_reset) beginif (async_reset) beginq <= 0;end else beginq <= d;end
end

在这个例子中，复位信号async_reset是异步的，当其被激活时，无论时钟信号clk的状态如何，寄存器q都会立即被清零。

同步释放

同步释放是指复位信号的解除（de-assertion）是同步的，即在时钟信号的控制下逐步解除复位。这种方法确保了在解除复位时，电路能够在时钟边沿上同步地恢复正常操作，从而避免因解除复位而引发的亚稳态问题。

示例：

module async_reset_sync_release (input wire clk,input wire async_reset,output reg sync_reset
);reg sync_ff1, sync_ff2;always @(posedge clk or posedge async_reset) beginif (async_reset) beginsync_ff1 <= 1'b1;sync_ff2 <= 1'b1;sync_reset <= 1'b1;end else beginsync_ff1 <= 1'b0;sync_ff2 <= sync_ff1;sync_reset <= sync_ff2;endend
endmodule

在这个例子中，当异步复位信号async_reset被激活时，复位信号立即置高。然而，当复位信号解除时，通过时钟信号clk，复位信号sync_reset会在两个时钟周期内逐步同步解除，确保系统稳定恢复。

结合使用的原因

异步复位，同步释放结合了异步复位和同步释放的优点：

• 快速响应：在需要立即响应复位事件时，异步复位能迅速使系统进入复位状态。
• 稳定恢复：通过同步释放，复位信号在解除时经过时钟同步，确保系统稳定恢复，避免亚稳态。

设计注意事项

1. 亚稳态问题：尽管异步复位在断言时不需要考虑时钟边沿，但在解除时，如果没有同步机制，可能导致寄存器进入亚稳态。因此，同步释放是必不可少的。
2. 恢复时间和去耦时间：在解除复位时，需要确保满足恢复时间和去耦时间，以保证电路稳定。
3. 复位网络设计：设计复位网络时，确保复位信号到达各部分的路径一致，避免延迟差异引发的同步问题。

总结

异步复位，同步释放是一种常见且有效的复位策略，适用于需要快速复位和稳定恢复的场景。通过异步复位实现快速响应，通过同步释放确保系统的稳定性和同步性，能够有效避免复位解除时的亚稳态问题，提高系统的可靠性。