FPGA开发之时钟管理模块

最新推荐文章于 2025-04-21 21:23:06 发布
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分类专栏： Digital Chip Design 文章标签： FPGA Xilinx 时钟管理模块 PLL DCM
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/c602273091/article/details/38364541
本文介绍了Xilinx FPGA中时钟管理模块(CMT)的两个核心组件：DCM和PLL。DCM基于DLL，用于消除时钟偏移及分配延迟，并可通过CLKFX_MULTIPLAY和CLKFX_DIVIDE调整频率。PLL则有助于减少时钟震荡。文中还详细讲解了如何使用ClockWizard IP进行配置。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

Xilinx的FPGA中有两个底层单元DCM和PLL构成了时钟管理模块（CMT）。

DCM（Digit Clock Manager）基于DLL，但是它消除了零时钟偏移，消除时钟分配延迟。它由DFS，DPS，DSS，DLL四部分构成。

频率的大小改变通过改变CLKFX_MULTIPLAY和CLKFX_DIVIDE决定，输出频率=输入频率*CLKFX_MULTIPLAY除以CLKFX_DIVIDE。

相位偏移可由PHASE_SHIFT（PS）来确定，设置大小为-255~255。也可以使用将CLK2X的缓存改成CLK90，CLK180，CLK270即可。若要进行两个DCM的clk_in，那么需要添加缓冲器，还要自己例化一个IBUFG。

PLL是减少时钟震荡。

在使用FPGA的时候，统一使用Clock Wizard IP来实现。Creat New Source->IP->Finish->FPGA Feature and Design->Clocking->Clock Wizard就可以进行设置了。


FPGA时钟管理模块BUFR的设计与实现
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07-24 2546
BUFR（Buffered Clock）模块是一种常见的时钟管理模块，用于对外部的输入时钟进行缓存和倍频。时钟缓存用于缓存输入时钟，并保证时钟信号的稳定性和可靠性。BUFG用于将缓存后的时钟进行全局缓冲，BUFRLCE则用于时钟的缓存和低电平清零功能。需要注意的是，在使用BUFR时，要特别关注时钟的稳定性和噪声抑制。BUFR模块的设计需要考虑时钟滤波和时钟校准等技术，以确保时钟信号的精度和稳定性。总之，BUFR模块是FPGA时钟管理中不可或缺的一部分，合理的设计和实现可以保证系统的性能和可靠性。
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07-30 808
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[FPGA基础] 时钟篇
S&Z3463的博客
04-21 1409
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FPGA之时钟规划图解
zyp626的博客
03-15 3671
通过vivado工程例子图片展示时钟单元分布
【FPGA开发】时钟管理单元介绍与应用
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功能：通过GUI的界面形式，帮助用户来创建自己的时钟网络，能够基于一个输入时钟源（晶振），进行分频倍频，得到其他频率、相位、占空比的时钟信号。假如你的板卡上面有两个晶振，一个50MHz一个30MHz，你想要在不同时刻输入其中的某一个晶振源时钟来给系统提供时钟，就可以勾选第二个时钟源。Locked：标志着时钟管理单元完成了对用户设置的需求的时钟信号的产生，此时的输出时钟信号就是满足要求且稳定的。第一个（单端时钟输入引脚），就是FPGA管脚上面输入的时钟信号，从我们时钟晶振输入进来的。
FPGA开发Vivado时钟周期约束详解：主时钟创建、高速收发器与时钟组管理介绍了在Viv
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FPGA数字时钟管理模块
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### FPGA 数字时钟管理模块（DCM）配置与使用 #### 1. DCM 的基本概念 数字时钟管理器（Digital Clock Manager, DCM）是一种用于生成和调整时钟信号的硬件模块。它能够通过分频、倍频以及相位偏移等方式，为 FPGA 提供灵活的时钟解决方案[^2]。 #### 2. 主要功能 DCM 支持以下主要功能： - **分频**：可以将输入时钟频率降低到所需的较低频率。 - **倍频**：可以通过内部算法提高输入时钟的频率。 - **相位调整**：支持静态或动态调整输出时钟相对于输入时钟的相位差。 - **去抖动**：减少由于外部干扰引起的时钟抖动问题。 这些功能使得 DCM 成为复杂 FPGA 应用中不可或缺的一部分[^3]。 #### 3. 配置参数 在实际应用中，DCM 的配置通常涉及以下几个关键参数： - `CLKIN_PERIOD`：输入时钟周期，单位为纳秒（ns），用于设定输入时钟的基础频率。 - `DIVIDE`：分频因子，决定输出时钟频率相对于输入时钟的比例。 - `MULTIPLY`：倍频因子，允许提升输出时钟频率至更高水平。 - `PHASE_SHIFT`：相位偏移量，控制输出时钟相对于输入时钟的时间延迟。 具体配置方式取决于所使用的开发工具及其对应的 IP 核版本[^5]。 #### 4. Verilog 实现示例 以下是一个简单的基于 Verilog 的 DCM 模块设计实例： ```verilog module DCM ( input wire clk_in, input wire [3:0] div_ratio, // 分频系数，范围为2~16 input wire [1:0] phase_shift, // 相位偏移量，范围为0~3个时钟周期 output reg clk_out ); always @(posedge clk_in) begin case (div_ratio) 4'd2: clk_out <= ~clk_out; 4'd4: if ((phase_shift == 2'b00)) clk_out <= ~clk_out; else if ((phase_shift == 2'b01)) clk_out <= ~(clk_out >> 1); default: clk_out <= clk_out; // 默认保持不变 endcase end endmodule ``` 此代码片段展示了如何利用分频比 (`div_ratio`) 和相位偏移量 (`phase_shift`) 来定制化输出时钟特性[^5]。 #### 5. 注意事项 当使用 DCM 时需要注意以下几点： - 输入时钟的质量直接影响最终输出效果，因此建议采用高质量晶振作为原始时钟源[^3]。 - 如果项目中有多个独立工作的子系统，则可能需要分别配置各自的 DCM 或者考虑其他更高级别的时钟管理系统如 PLL/MMCM[^4]。 ---
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