JESD204 IP核的时钟分配(ultrascale系列)

本文介绍Ultrascale系列FPGA中JESD204PHY时钟分配方案,包括refclk、core_clk等五种时钟的具体作用及生成方式,并提供了时钟网络分配实例。

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ultrascale系列FPGA的时钟分配

JESD204需要5种时钟,分别为:

1、收发器的时钟refclk,

2、内核时钟core_clk,内核时钟速率为单条lane传输速率的1/40,

3、AXI总线时钟s_axi_aclk,

4、动态配置时钟drpclk,

5、确定性延时sysref,该时钟与core_clk必须同源。sysref速率为:  Lane_rate/(10*F*K)/2^N;N为正整数。

         时钟网络可由下方时钟网络图进行分配,refclk经过IBUFDS_GT后分成两路,一路送给收发器,一路经过BUFG_GT送给核时钟。经过BUFG_GT后的时钟可以当作用户时钟。可以用该时钟分频得到sysref。

        s_axi_aclk与drpclk没有具体的要求,可以用FPGA的时钟时钟分频得到,也可以用核时钟分频。

具体的实现由原语实现。

//时钟分配

    IBUFDS_GTE3 CPLL_CLK (
        .I      (refclk_p               )   ,
        .IB     (refclk_n               )   ,
        .CEB    (1'b0                   )   ,
        .O      (refclk                 )   ,  //作为收发器的时钟
        .ODIV2  (refclk_1               )      //经过BUFG_GT后作为/core_clk
    );

    BUFG_GT refclk_bufg_gt_i  (
        .I       (refclk_1      )   ,
        .CE      (1'b1          )   ,
        .CEMASK  (1'b0          )   ,
        .CLR     (1'b0          )   ,
        .CLRMASK (1'b0          )   ,
        .DIV     (3'b000        )   ,
        .O       (refclk_2      )       //core_clk
    );

    refclk_wiz  u_refclk_wiz(
        .clk_160    (core_clk       )   ,     // output clk_160
        .clk_100    (clk_100_ref    )   ,     // output clk_100
        .reset      (reset          )   , // input reset
        .locked     (locked_ref     )   ,       // output locked
        .clk_in1    (refclk_2       )        //input  160MHz
    );      // input clk_in1 

经过 BUFG_GT后时钟就可以用 IP核进行分频得到我们需要的时钟。

ultrascale系列FPGA : GTH的位置选择

       对于ultrascale系列配置JESD204 PHY 需要选择收发器的位置,可以通过UltraScale FPGAs Transceivers Wizard这个IP核进行查看,看physical resources的channel,查看收发器所对应的BANK,通过原理图的BANK选择收发器的位置。

对于GTH,四个收发器构成一个Qaud,一个Qaud内有四个CPLL、一个QPLL1、一个QPLL0。

### Zynq与JESD204标准的相关实现 Zynq系列器件是由Xilinx公司开发的一种可编程片上系统(SoC),它集成了ARM处理器和FPGA逻辑资源,能够满足多种复杂应用的需求。JESD204是一种由JEDEC固态技术协会制定的标准接口协议,主要用于高速数据转换器(ADC/DAC)与FPGA之间的通信[^1]。 #### JESD204标准概述 JESD204标准定义了一种串行链路协议,用于简化高速模数/数模转换器的数据传输过程。该标准通过减少所需的物理连接数量来降低设计复杂度,并提供更高的带宽效率。目前,JESD204已经发展到第三版(JESD204C)[^2]。 #### Zynq中的JESD204支持 在Xilinx的Zynq UltraScale+ MPSoC系列产品中,提供了对JESD204B/C的支持。这些设备利用其集成的GTX/GTH收发器实现了高性能的SERDES功能,从而可以无缝对接各种符合JESD204标准的模拟前端(AFE)芯片[^3]。 以下是关于如何配置Zynq以实现JESD204的一些关键点: - **硬件资源配置**: 需要启用相应的GT(GigaTransceiver)通道作为Lane端口,并设置合适的线路速率(Line Rate)以及采样时钟频率等参数。 - **IP使用**: Xilinx 提供了一个名为“AXI JESD204 Subclass Core”的软模块,可以帮助开发者快速搭建起基于JESD204协议的应用框架。此心包含了必要的状态机控制逻辑、同步机制及时序补偿电路等功能单元[^4]。 - **软件驱动层面上**, 可能还需要编写特定于目标平台的操作程序代码片段如下所示: ```c #include "xparameters.h" #include "xstatus.h" int Jesd204Setup(void){ int Status; /* 初始化并校准jesd204 link */ Status = XJesd204_CfgInitialize(&ConfigStruct); if (Status != XST_SUCCESS){ return XST_FAILURE; } return XST_SUCCESS; } ``` 上述函数展示了初始化一个典型的JESD204链接的过程概览[^5]。
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