如何正确使用FPGA的时钟资源

2020-02-24 20:36发布

本帖最后由 GoldSunMonkey 于 2013-9-5 23:23 编辑

 把握DCM、PLL、PMCD和MMCM知识是稳健可靠的时钟设计策略的基础。赛灵思在其FPGA中提供了丰富的时钟资源,大多数设计人员在他们的FPGA设计中或多或少都会用到。不过对FPGA设计新手来说,什么时候用DCM、PLL、PMCD和MMCM四大类型中的哪一种,让他们颇为困惑。赛灵思现有的FPGA中没有一款同时包含这四种资源(见表1)。 10.JPG   这四大类中的每一种都针对特定的应用。例如,数字时钟管理器(DCM)适用于实现延迟锁相环(DLL)、数字频率综合器、数字移相器或数字频谱扩展器。 DCM还是镜像、发送或再缓冲时钟信号的理想选择。另一种时钟资源相位匹配时钟分频器(PMCD)可用于实现相位匹配分配时钟或相位匹配延迟时钟。  锁相环(PLL)和混合模式时钟管理器(MMCM)处理的工作有许多是相同的,比如频率综合、内外部时钟抖动滤波、时钟去歪斜等。这两种资源也可用于镜像、发送或再缓冲时钟信号。  在深思设计实现细节时,把这些通常用法记在心里,有助于理清时钟选择的思路。对于长期产品发展规划而言,在制定合适的时钟策略时,应考虑各个器件系列之间的兼容性。下面让我们深入了解一下这些时钟资源。  您可以使用DCM将时钟源的输入时钟信号相乘,生成高频率时钟信号。与此类似,可以将来自高频率时钟源的输入时钟信号相除,生成低频率时钟信号。
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20条回答
GoldSunMonkey
2020-02-25 05:23

 锁相环

  设计人员使用锁相环(PLL)主要用于频率综合。使用一个PLL可以从一个输入时钟信号生成多个时钟信号。结合DCM使用,还可以用作抖动滤波器。Spartan-6、Virtex-5和7系列FPGA中都提供有PLL。Spartan-6和 Virtex-5中均有专门的“DCM到PLL”和“PLL到DCM”走线。Spartan-6和Virtex-5中的PLL输出是非扩频的。对这两种器件而言,如果设计使用多个不同时钟,都可以用PLL替代DCM。PLL时钟输出具有宽范的配置范围,而DCM的输出是预定的,不可配置。PLL和DCM的选择还是取决于设计的要求。不过如果相移是必需的,就应该明确地选择DCM。

  同时,7系列器件中的PLL所实现的功能没有 MMCM所实现的多。因此虽然MMCM是建立在PLL架构之上,但7系列器件中也有独立的PLL。图5显示了Virtex-5FPGA中的PLL原语。各个端口的详细介绍请参阅Virtex-5用户指南(UG190,5.4版本)。

10.JPG

  设计移植

  掌握四种主要的时钟资源之间的差异及其在不同器件系列中的可用性非常重要。同时,在不同的系列中,相似的资源(比如DCM)可能在功能上并不完全相同。例如,Spartan-6FPGA中的DCM支持扩频时钟,但Virtex-5和Virtex-5器件中的DCM就不支持。

  在规划未来设计向更高端系列移植时,除了确保功能,为给定设计选择正确的时钟资源也很重要。如表1所示,Virtex-6和7系列中的MMCM能够与之前系列中的DCM向后兼容。但需要判断在多大程度上支持向后兼容性,因为所有这些时钟资源都具有多功能性,提供与时钟相关的多种不同功能。在制定产品长期发展规划时,必须对兼容性了如指掌。


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