PYNQ-Z1时钟IP(MMCM PLL)

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前言

时钟IP核实现的功能对输入的时钟进行时钟的倍频时钟的分频或者是调整相位等等。对于比较复杂的系统而言,单个时钟已经无法满足设计要求。

一、MMCM核PLL

  • MMCM:混合模式时钟管理器
  • PLL:锁相环

 

 

 

 MMCM比PLL的功能更加强大

 

二、时钟IP核的使用

1.创建和设置IP核

 

 PYNQ本地时钟晶振为100HZ

 添加四路时钟信号输出

 

 

 增加一个.v文件

填写参数

 

复制例化模版,例化ip核

 

 

2.检测数据

通过仿真查看输出时钟信号是否正确

添加仿真文件

 

 编写代码

 

 

 点击最上方RUN

 添加标记

 双击任意一标记即可查看其信号由于标记为其上升沿以及下个上升沿其周期为10ns即为100MHZ

  对200Mhz进行查看(紫色)为5ns 200Mhz

通过观察发现都符合。

 

总结

MMCM(Mixed-Mode Clock Manager)和PLL(Phase-Locked Loop)是FPGA中用于时钟管理的关键技术,它们在工作原理和应用场景上各有特点,适用于不同的设计需求。 ### MMCM技术原理 MMCM是一种结合了PLL和DCM(Digital Clock Manager)优点的时钟管理技术,它不仅具备PLL的所有功能,还增加了更高级的时钟管理能力,如时钟分频、相位调整等。这种混合模式的设计允许MMCM在复杂的时钟管理应用中表现出色,能够生成多路时钟输出,这对于实现有效的时钟域转换至关重要。MMCM通过内部的数字逻辑和模拟组件协同工作,实现了对时钟信号的精细控制,包括但不限于频率调整、相位调整和时钟去抖动等[^1]。 ### PLL技术原理 PLL是一种模拟与数字混合设计的时钟管理技术,它通过一个反馈控制系统来调整输出时钟的频率和相位,使其与参考时钟同步。PLL的核心组件是一个压控振荡器(VCO),它可以产生一个频率可调的输出时钟。当检测到输入参考时钟和反馈时钟之间的相位差异时,PLL会自动调整VCO的频率,直到输出时钟的频率和相位都与参考时钟同步。这种机制使得PLL能够提供宽泛的频率范围调整能力,同时保持较低的相位噪声[^3]。 ### 应用场景 MMCMPLLFPGA设计中的应用场景各有侧重。MMCM因其强大的时钟管理和转换能力,特别适合于需要生成多路时钟输出、实现复杂时钟域转换的高性能、低功耗系统[^2]。例如,在多速率数据接口、信号同步、电源优化和精确定时等场景中,MMCM能够提供灵活且高效的解决方案。而PLL则更适合于那些需要高精度、低抖动、大范围频率调整的应用场景,如高速通信系统中的时钟恢复和同步[^3]。 ### 时钟管理 在FPGA开发中,利用MMCMPLL进行时钟管理是非常常见的做法。通过配置这些时钟管理单元,开发者可以根据具体的应用需求生成特定频率和相位的时钟信号。例如,在Vivado工具中,可以通过Clocking Wizard IP核来配置MMCMPLL,从而生成满足多速率数据接口需求的时钟信号。以下是使用Verilog HDL配置MMCM的一个简单示例: ```verilog // MMCM配置示例 module mmcm_config ( input clk_in1, output reg clk_out1, output reg locked ); // MMCM实例化 MMCM_ADV #( .CLKFBOUT_MULT_F(8.0), // 倍频系数 .CLKIN1_PERIOD(10.0), // 输入时钟周期 .CLKOUT0_DIVIDE_F(1.0) // 输出时钟分频系数 ) mmcm_inst ( .CLKOUT0(clk_out1), .LOCKED(locked), .CLKFBIN(clk_in1), .CLKIN1(clk_in1), .PWRDWN(1'b0), .RST(1'b0) ); endmodule ``` ###
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