FPGA全局时钟资源相关原语及其使用

2010-10-08 22:37:29来源: 维库

  FPGA全局时钟资源一般使用全铜层工艺实现,并设计了专用时钟缓冲与驱动结构,从而使全局时钟到达芯片内部的所有可配置单元(CLB)、I/O单元(IOB)和选择性块RAM(Block Select RAM)的时延和抖动都为最小。为了适应复杂设计的需要,Xilinx的FPGA中集成的专用时钟资源与数字延迟锁相环(DLL)的数目不断增加,最新的Virtex II器件最多可以提供16个全局时钟输入端口和8个数字时钟管理模块(DCM)。

  与全局时钟资源相关的原语常用的与全局时钟资源相关的Xilinx器件原语包括:IBUFG、IBUFGDS、BUFG、BUFGP、BUFGCE、BUFGMUX、BUFGDLL和DCM等。

  1. IBUFG即输入全局缓冲,是与专用全局时钟输入管脚相连接的首级全局缓冲。所有从全局时钟管脚输入的信号必须经过IBUF元,否则在布局布线时会报错。IBUFG支持AGP、CTT、GTL、GTLP、HSTL、LVCMOS、LVDCI、LVDS、LVPECL、LVTTL、PCI、PCIX和SSTL等多种格式的IO标准。

  2. IBUFGDS是IBUFG的差分形式,当信号从一对差分全局时钟管脚输入时,必须使用IBUFGDS作为全局时钟输入缓冲。IBUFG支持BLVDS、LDT、LVDSEXT、LVDS、LVPECL和ULVDS等多种格式的IO标准。

  3. BUFG是全局缓冲,它的输入是IBUFG的输出,BUFG的输出到达FPGA内部的IOB、CLB、选择性块RAM的时钟延迟和抖动最小。

  4. BUFGCE是带有时钟使能端的全局缓冲。它有一个输入I、一个使能端CE和一个输出端O。只有当BUFGCE的使能端CE有效(高电平)时,BUFGCE才有输出。

  5. BUFGMUX是全局时钟选择缓冲,它有I0和I1两个输入,一个控制端S,一个输出端O。当S为低电平时输出时钟为I0,反之为I1。需要指出的是BUFGMUX的应用十分灵活,I0和I1两个输入时钟甚至可以为异步关系。

  6. BUFGP相当于IBUG加上BUFG。

  7. BUFGDLL是全局缓冲延迟锁相环,相当于BUFG与DLL的结合。BUFGDLL在早期设计中经常使用,用以完成全局时钟的同步和驱动等功能。随着数字时钟管理单元(DCM)的日益完善,目前BUFGDLL的应用已经逐渐被DCM所取代。

  8. DCM即数字时钟管理单元,主要完成时钟的同步、移相、分频、倍频和去抖动等。DCM与全局时钟有着密不可分的联系,为了达到最小的延迟和抖动,几乎所有的DCM应用都要使用全局缓冲资源。DCM可以用Xilinx ISE软件中的Architecture Wizard直接生成。

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关键字:FPGA  全局时钟  BUFG

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/1008/article_1365.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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