FPGA之锁相环4种模式

                                                                      图1

以图1为例进行讲解

1、源同步补偿模式(source-synchronous compensation mode)

通常用于数据接口,特别是高速数据接口。源同步指数据和时钟来源于同一个数据源,数据和时钟之间有一个相位关系。源同步模式会调整c到d路径的布局布线(cd之间的路径会经过锁相环),使得ab路径和cd路延径的延时相等。数据与时钟在ac之间的相位关系与在bd之间的相位关系相同。

                      

 2、无补偿模式(no compensation mode)

在无补偿模式中,PLL不对任何时钟网络进行补偿。这样会有更佳的抖动性能。即指时钟经过图1中cd路径和ce路径该延迟多少就延迟多少,不会做任何补偿。时钟在d和e处的相位关系不确定,有可能超前也有可能滞后。

 3、标准模式(normal mode)

在标准模式中时钟在cd路径上是有补偿滴,通过补偿使得时钟在c处的相位与时钟在d处的相位相同。但时钟在e处的相位没有得到补偿,因此e处的时钟有可能超前也有可能滞后。

由这个相位关系可知,标准模式下产生的时钟呢最好是用在内部寄存器上,不要用来输出,因为输出会产生相位的超前或者滞后,但在寄存器上它的相位关系是保持一致的。

4、 零延迟缓冲模式(zero delay buffer mode)

零延迟缓冲模式与无补偿模式恰恰相反,它对ce路径进行了补偿,对cd路径没有补偿,因此建议在该模式下对时钟进行输出,不建议把时钟用在寄存器上,因为寄存器上的时钟相位会产生超前或者滞后。

### FPGA锁相环(PLL)的设计与应用 #### 设计流程概述 在FPGA设计过程中,PLL作为一种重要的IP核,用于提供稳定的时钟源以及实现频率转换等功能。为了有效利用PLL资源并优化系统性能,理解PLL基本原理及其配置方法十分必要[^1]。 #### 创建PLL IP Core 当准备在一个特定的FPGA项目里集成PLL时,通常会通过工具链提供的图形界面或者命令行方式创建一个新的IP core实例。这一步骤涉及到指定输入参数如目标器件型号、所需输出时钟特性等信息[^4]。 #### 配置PLL参数 PLL的主要作用是对输入基准时钟执行分频和倍频操作以满足不同应用场景下的需求。具体来说就是调整VCO(压控振荡器)工作范围内的频率值,并设置合适的预分频系数N和后分频M因子来获得期望的结果。此外还可以调节相移量使得产生的各路时钟之间保持一定的相对位置关系[^2]。 #### 调用已生成的PLL模块 完成上述准备工作之后就可以把定制好的PLL组件加入到顶层设计文件当中去了。一般情况下只需要简单地实例化该单元并将相应的端口连接起来即可正常使用。值得注意的是,在某些高级应用场合下可能还需要进一步编写控制逻辑以便动态改变运行模式或是处理异常情况的发生[^3]。 ```verilog // Verilog代码示例:PLL实例化模板 wire pll_ref_clk; // 输入参考时钟信号 wire pll_out_clk0; // 输出时钟之一 wire locked; pll_inst your_instance_name ( .refclk(pll_ref_clk), // input wire refclk .rst(reset_signal), // input wire reset .outclk_0(pll_out_clk0), // output wire outclk_0 .locked(locked) // output wire locked ); ``` #### 测试验证阶段 最后但同样重要的一点是在硬件平台上进行全面测试之前先借助仿真软件模拟整个系统的运作过程。这样不仅可以提前发现潜在问题而且有助于加深对PLL特性的认识程度。例如可以通过观察波形图确认是否存在抖动现象等问题所在之处。
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