FPGA原语IODELAY、ODDR、BUFGMUX和VIVADO BRAM的使用

leixj025

已于 2022-02-11 13:27:27 修改

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分类专栏： FPGA 文章标签： fpga开发

于 2022-01-24 14:45:40 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/leixj025/article/details/122666017

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1 IODELAY微调时钟相位

2 ODDR使用与仿真

3 BUFGMUX使用

4 vivado BRAM IP的配置选项

1 IODELAY微调时钟相位

#To Adjust GMII Tx Input Setup/Hold Timing

#set_property IDELAY_VALUE 16 [get_cells *_i/gmii_to_rgmii_0/U0/i_gmii_to_rgmii_block/*_gmii_to_rgmii_0_0_core/i_gmii_to_rgmii/i_gmii_to_rgmii/gen_rgmii_rx_zq.delay_rgmii_rx_ctl]

#set_property IDELAY_VALUE 16 [get_cells -hier -filter {name =~ *_i/gmii_to_rgmii_0/U0/*_gmii_to_rgmii_0_0_core/*delay_rgmii_rxd*}]

#set_property IODELAY_GROUP tri_mode_ethernet_mac_iodelay_grp1 [get_cells *_i/gmii_to_rgmii_0/U0/i_gmii_to_rgmii_block/*_gmii_to_rgmii_0_0_core/i_gmii_to_rgmii/i_gmii_to_rgmii/gen_rgmii_rx_zq.delay_rgmii_rx_ctl]

#set_property IODELAY_GROUP tri_mode_ethernet_mac_iodelay_grp1 [get_cells -hier -filter {name =~ *_i/gmii_to_rgmii_0/U0/*_gmii_to_rgmii_0_0_core/*delay_rgmii_rxd*}]

#set_property IODELAY_GROUP tri_mode_ethernet_mac_iodelay_grp1 [get_cells *_i/gmii_to_rgmii_0/U0/i_*_gmii_to_rgmii_0_0_idelayctrl]

2 ODDR使用与仿真

1）使用方法

在DDR接口中ODDR用于发送时钟和数据；

在SDR接口中仅用ODDR转发时钟（仍在时钟树内），输出端要直连到输出port，不可加逻辑；

使用时钟专用输入管脚输出时钟=使用GPIO输出时钟，必须使用ODDR。

发送多位数据时需要用generate语句例化多个ODDR原语，参见如下链接（ODDR的使用错误）：

ODDR的使用错误_christne1225i的专栏-优快云博客主要内容引用如下：

ODDR#(

.DDR_CLK_EDGE("OPPOSITE_EDGE"),//"OPPOSITE_EDGE" or "SAME_EDGE"

.INIT(1'b0), // Initial value of Q: 1'b0 or 1'b1

.SRTYPE("SYNC") // Set/Resettype: "SYNC" or "ASYNC"

) ODDR_inst (

.Q (Q), // 1-bit DDR output

.C (C), // 1-bit clock input

.CE (CE),// 1-bit clock enable input

.D1 (D1),// 1-bit data input (positive edge)

.D2 (D2),// 1-bit data input (negative edge)

.R (R), // 1-bit reset

.S (S) // 1-bit set

);

我的使用方法为：

wire[63:0] do32;

wire[31:0] do_o;

wiredo_clk_sel;

wire[31:0] do_en;

genvar dq_o;

generate

for(dq_o= 0; dq_o < 32; dq_o = dq_o+1) begin: gen_do

ODDR #(

.DDR_CLK_EDGE("SAME_EDGE"),

.INIT(1'b0),

.SRTYPE("SYNC")

) do_oddr (

.Q (do_o[dq_o] ),

.C (do_clk_sel ),

.CE (1'b1 ),

.D1 (do32[dq_o] ),//64位

.D2 (do32[dq_o+ 32] ),

.R (do_en[dq_o] ),

.S (1'b0 )

);

end

assign dio[dq_o]=do_if_ctrl[dq_o]? (do_reg_vld[dq_o]?do_reg[dq_o]: do_dout_vld? do_dout[dq_o] : do_df_out_en[ dq_o ] &(~do_df_out_en_iv[dq_o]) ? do_df[dq_o ]: 1'bz ) :1’bz;

endgenerate

错误的原因是ODDR的输出必须直接连到输出pad上，不可以再引进逻辑内部。因此会出现do_oddr的输出无法连入OLOGIC中。

我的解决办法是：

通过IOBUF将双向dio数据分离成要输入到FPGA中的di_d和从FPGA获得do_o. IOBUF的控制位T为高时FPGA输入I端口数据使能，为低时输出O使能。

2）数据输入捕获模式

OPPOSITE_EDGE模式、SAME_EDGE模式区别在于前者先后使用上升下降沿捕获数据到ODDR内部，后者同时在上升沿捕获两个端口的数据到ODDR内部。两者的输出相同，都是在不同的沿输出各自数据。

3）仿真

输出端口在CE=1后并不是立即工作，大约有105ns多的等待期。原语模块代码：

`timescale 1ns / 1ps

module oddr(
output wire  Q,
input wire  C,
input wire  CE,
input wire D1, 
input wire   D2,  
input wire   R,  
input wire   S  
    );   

   ODDR #(
   .DDR_CLK_EDGE("OPPOSITE_EDGE"), // "OPPOSITE_EDGE" or "SAME_EDGE" 
   .INIT(1'b0),    // Initial value of Q: 1'b0 or 1'b1
   .SRTYPE("SYNC") // Set/Reset type: "SYNC" or "ASYNC" 
) ODDR_clk (
   .Q(Q),   // 1-bit DDR output
   .C(C),   // 1-bit clock input
   .CE(CE), // 1-bit clock enable input
   .D1(D1), // 1-bit data input (positive edge)
   .D2(D2), // 1-bit data input (negative edge)
   .R(R),   // 1-bit reset
   .S(S)    // 1-bit set
);    
endmodule

简单的仿真代码：

`timescale 1ns / 1ps

module oddr_tb();
 wire  Q;
 reg  C;
 reg  CE;
 reg  D1; 
 reg   D2;  
 reg   R;  
 reg   S ; 
initial     
begin 
C = 0;
CE= 1;
D1= 0;
D2= 1;
R=0;
S=0; 
end

 initial     
begin 
#2 R=0;
#2 R=1; 
end 
//时钟
always #15 C=~C;      

 oddr i1 (
   .Q(Q),   // 1-bit DDR output
   .C(C),   // 1-bit clock input
   .CE(CE), // 1-bit clock enable input
   .D1(D1), // 1-bit data input (positive edge)
   .D2(D2), // 1-bit data input (negative edge)
   .R(R),   // 1-bit reset
   .S(S)    // 1-bit set
   );

endmodule

Q端输出比端的延时大约为0.1ns

IDDR也存在等待周期：见下图

在以下文章中也提到了在IDDR使用时也存在等待周期：

IDDR仿真_猜猜_新浪博客文中提到：

需要注意的几点

1. IDDR模块在CE信号变高之后会有一些设定时间，所以在CE信号变高的同时给出data不是一个很好的选择。我在data输出代码里加入了10个cycle的延迟。

2.IDDR对clk是边缘敏感，图中的红色线箭头可以看出，IDDR根据clk_ddr_t信号的上升下降的边缘得到data再输出。之前使用过图中的ds_low来作为IDDR驱动时钟，可是data输出不正常。

3 BUFGMUX使用

1）在多个时钟选择输出1个时，使用BUFGMUX，xilinx官方手册UG382 （38页）；

2）参数Clk type: "SYNC" or "ASYNC"

SYNC：两个输入时钟必须都有效，在切换信号变化后，输出保持无效（0 or 1都可能）直到后一个clk的变化沿（上下沿）时输出时钟；The primitive guarantees that when the select line S is toggled to choose the other clock source, the output remains in the inactive state until the next active clock edge on either input.

ASYNC：切换信号变化后，立即输出下一个时钟。

3）例化代码

BUFGMUX #(

.CLK_SEL_TYPE("ASYNC" )// Clk type: "SYNC" or "ASYNC" （原语模版中没有注明）

)

BUFGMUX_1M_8M (

.O(clk_out_i), // 1-bit output: Clock output

.I0(clk_divider[4]), // 1-bit input: Clock input (S=0)

.I1(clk_divider[1]), // 1-bit input: Clock input (S=1)

.S(s[0]) // 1-bit input: Clock select

);

4）MUX上电后的输出有110ns左右的等待期，之后才正常用S端控制。在此期间控制端口为默认值0，输出端口输出I0默认值。