当今系统日益复杂，系统中各个节点时钟可能并不相关。各个节点的时钟可能频率一致，但相位不一致；也可能连频率都不一致。这时节点间跨时钟域的同步和可靠数据传输是系统实现中的难点和重点，对其进行研究有着重大意义。 本文主要考虑一个分布式系统中，各个节点间跨时钟域的同步问题和亚稳态问题。 在本文的第一章对跨时钟域下的同步问题和亚稳态问题做了概述。 在第二章中对时钟同步需要考虑的基本问题做了介绍。 在第三章中仔细分析了现在常用的几种同步方法。包括使用GPS全球定位系统，网络NTP协议，IEEE1588协议等。对几种成熟的同步方法进行了对比，分析了其使用领域及优缺点。 在第四章中描述了在项目中实现的两个同步实例。一个采用485半双工总线发送触发信号，通过测量传输延时进一步提高同步精度。另一个是在以太网拓扑下，通过修改系统内核和软件协议栈，由软件实现几十us以内的同步精度。 在第五章中介绍了无线网络中的同步方法与传统方法的区别，分析了在无线传感器网络中常用的三种同步方法。 论文第六章介绍了亚稳态现象及其发生原因。特别分析了RS触发器的R端和S端同时翻转使得触发器输出进入振荡的情形。对FPGA设计常用的静态时序分析(STA)做了介绍。 论文第七章从统计学的角度讨论了对亚稳态的计算及度量方法，介绍了平均失效间隔时间(MTBF)的推导和测量，特别给出了在FPGA中测量MTBF的方法。 论文第八章结合具体实例详细介绍了实际应用中处理亚稳态各种的方法。包括经典的两级触发器级联同步；握手协议和使用FIFO。