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编程问答

Xilinx 7系列原语使用（时钟相关）——（一）

發布時間：2024/3/12 编程问答 25 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Xilinx 7系列原语使用（时钟相关）——（一）小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

? ? ? ? 一、部分常用時鐘原語介紹? ? ?

???1、

????????IBUFDS、OBUFDS：差分信號緩沖器，用于不同電平接口之間緩沖和轉換。用于普通bank的差分時鐘轉單端。

? ? ? ? 1）、IBUFDS為差分輸入緩沖器，支持低壓差分信號LVCMOS、LVDS等：

端口	IO	位寬	功能
I? ? ? ?	input	1	差分輸入+
IB	input	1	差分輸入-
O	output	1	輸出

input		output
I	IB	O
0	0	不改變，和上次輸出相同
0	1	0
1	0	1
1	1	不改變，和上次輸出相同

// IBUFDS : In order to incorporate this function into the design, // Verilog : the following instance declaration needs to be placed // instance : in the body of the design code. The instance name // declaration : (IBUFDS_inst) and/or the port declarations within the // code : parenthesis may be changed to properly reference and // : connect this function to the design. All inputs // : and outputs must be connected.// <-----Cut code below this line---->// IBUFDS: Differential Input Buffer// Virtex-7// Xilinx HDL Language Template, version 2018.2IBUFDS #(.DIFF_TERM("FALSE"), // Differential Termination.IBUF_LOW_PWR("TRUE"), // Low power="TRUE", Highest performance="FALSE" .IOSTANDARD("DEFAULT") // Specify the input I/O standard) IBUFDS_inst (.O(O), // Buffer output.I(I), // Diff_p buffer input (connect directly to top-level port).IB(IB) // Diff_n buffer input (connect directly to top-level port));// End of IBUFDS_inst instantiation

? ? ? ? 2）、?OBUFDS為查分數出緩沖器，用于將內部邏輯信號轉換成差分信號輸出，支持TMDS、LVDS等電平。

端口	IO	位寬	功能
O	output	1	差分輸出+
OB	output	1	差分輸出-
I	input	1	輸入

input	output
I	O	OB
0	0	1
1	1	0

// OBUFDS : In order to incorporate this function into the design, // Verilog : the following instance declaration needs to be placed // instance : in the body of the design code. The instance name // declaration : (OBUFDS_inst) and/or the port declarations within the // code : parenthesis may be changed to properly reference and // : connect this function to the design. Delete or comment // : out inputs/outs that are not necessary.// <-----Cut code below this line---->// OBUFDS: Differential Output Buffer// Artix-7// Xilinx HDL Language Template, version 2018.2OBUFDS #(.IOSTANDARD("DEFAULT"), // Specify the output I/O standard.SLEW("SLOW") // Specify the output slew rate) OBUFDS_inst (.O(O), // Diff_p output (connect directly to top-level port).OB(OB), // Diff_n output (connect directly to top-level port).I(I) // Buffer input);// End of OBUFDS_inst instantiation

? ? ? ? 2、

????????IBUFDS_GTEx，x=2/3/4，差分緩沖器，用于高速BANK（GTY BANK）的兩路參考時鐘輸入。

? ? ? ? 其中UltraScale使用IBUFDS_GTE3作為GTY bank的差分緩沖器，UltraScale+采用IBUFDS_GTE4。對于高速BANK，需要使用IBUFDS_GTEx（不同系列的FPGA x的值不同，如x=2/3/4），如果仍然使用IBUFDS，可能會在編譯或者生成bit文件時報錯，提示時鐘約束有問題，約束后可以生成bit文件，但是轉出的單端時鐘不能使用（正常情況下差分時鐘的電平是不需要約束的）。

? ? ? ? UltraScale架構中的GTY收發器是高速收發器，在UltraScale FPGA中支持500Mb/s到30.5Gb/s，在UltraScale+ FPGA中支持32.75Gb/s。每個GTY BANK包括四路收發通道，即一個QUAD，每個收發通道具有獨立的通道鎖相環CPLL，為收發數據提供參考時鐘，每個QUAD還有兩個共用的QPLL時鐘資源可提供到四個收發通道。?

? ? ? ? 使用原語驅動GTX/GTH/GHY參考時鐘，每個Quad有兩個IBUFDS_GTEx元件，驅動GTREFCLK0和GTREFCLK1，常用模式是實例化一個IBUFDS_GTEx并驅動兩個參考時鐘之一。

// IBUFDS_GTE4 : In order to incorporate this function into the design, // Verilog : the following instance declaration needs to be placed // instance : in the body of the design code. The instance name // declaration : (IBUFDS_GTE4_inst) and/or the port declarations within the // code : parenthesis may be changed to properly reference and // : connect this function to the design. All inputs // : and outputs must be connected.// <-----Cut code below this line---->// IBUFDS_GTE4: Gigabit Transceiver Buffer// Kintex UltraScale+// Xilinx HDL Language Template, version 2018.2IBUFDS_GTE4 #(.REFCLK_EN_TX_PATH(1'b0), // Refer to Transceiver User Guide.REFCLK_HROW_CK_SEL(2'b00), // Refer to Transceiver User Guide.REFCLK_ICNTL_RX(2'b00) // Refer to Transceiver User Guide)IBUFDS_GTE4_inst (.O(O), // 1-bit output: Refer to Transceiver User Guide.ODIV2(ODIV2), // 1-bit output: Refer to Transceiver User Guide.CEB(CEB), // 1-bit input: Refer to Transceiver User Guide.I(I), // 1-bit input: Refer to Transceiver User Guide.IB(IB) // 1-bit input: Refer to Transceiver User Guide);// End of IBUFDS_GTE4_inst instantiation

///????????IBUFG/BUFG/......中'G'為Global? Clock/General Clock??

? ? ? 3、?

????????IBUFG即輸入全局緩沖，? 是與專用全局時鐘輸入管腳相連接的首級全局緩沖。所有從全局時鐘管腳輸入的信號必須經過IBUF單元，否則布局布線時會報錯。IBUFG支持AGP、CTT、GTL、GTLP、HSTL、LVCMOS、LVDCI等多種格式的IO標準。

? ? ? ? 4、

????????BUFG是全局緩沖，它的輸入是IBUFG的輸出，BUFG的輸出到達FPGA內部的IOB、CLB、RAM的時鐘延遲和抖動最小。

? ? ? ? 5、

????????BUFGP相當于IBUFG + BUFG。

? ? ? ? 6、

????????BUFGCE是帶有使能端的全局緩沖。有一個輸入I、一個使能端CE、一個輸出O，只有當BUFGCE使能端有效時，BUFGCE才有輸出。

? ? ? ? 7、

????????BUFGMUX全局時鐘選擇緩沖，有I0和I1兩個輸入，一個控制端S，一個輸出端口O。當S為低電平時輸出時鐘為I0，否則為I1。BUFGMUX使用靈活，I0和I1兩個輸入時鐘可以是異步關系。

? ? ? ? 8、

?????????BUFGDLL全局緩沖延遲鎖相環，相當于BUFG+DLL的結合，在早期設計中經常使用，用以完成全局時鐘同步和驅動等功能，隨著數字時鐘管理單元（DCM）的日益完善，目前BUFGDLL的應用已經逐漸被DCM替代。

? ? ? ? 9、

????????IBUFGDS/OBUFGDS（專用差分輸入時鐘緩沖器）是IBUFG/OBUFG的差分形式，當信號從一對差分全局時鐘管腳輸入時，必須使用IBUFGDS作為全局時鐘輸入緩沖。IBUFGDS實質上是一個連接時鐘信號BUFG或DCM的專用的差分信號輸入緩沖器，在IBUFGDS中一個電平接口用兩個獨立的電平接口（I和IB）表示，一個認為是主信號一個是從信號，相位相反。（7系列中沒有找到？）

? ? ? ? 10、

????????DCM數字時鐘管理單元，主要完成時鐘同步、移相、分頻、倍頻、去抖等。DCM與全局時鐘有著密不可分的聯系，為達到最小延遲和抖動，幾乎所有的DCM應用都要使用全局緩沖資源。DCM可以用xilinx ISE中的Architecture Wizard直接生成。

????????

? ? ? ? 二、全局時鐘資源使用方法

? ? ? ? 1、?IBUFG? + BUFG

? ? ? ? IBUFG后面連接BUFG，這種組合相當于BUFGP。

? ? ? ? 2、IBUFGDS + BUFG

? ? ? ? 當輸入時鐘信號為差分信號時，使用IBUFGDS代替IBUFG，即IBUFGDS + BUFG。

? ? ? ? 3、IBUFG + DCM + BUFG

? ? ? ? 這種靈活的方法對全局時鐘的控制更加有效，通過DCM模塊不僅能對時鐘進行同步、移相、分頻、倍頻等，而且可以使全局時鐘輸出達到無抖動延遲。

????????

參考：XILINX Ultrascale/Ultrascale+ 高速收發器時鐘MGTHREFCLK原語調用_青豆噠噠的博客-CSDN博客

IBUFDS、IBUFGDS和OBUFDS_hi請叫我學霸的博客-CSDN博客_ibufds

?BUFG、差分轉單端之IBUFDS和IBUFDS_GTE2區別_朝陽群眾&熱心市民的博客-CSDN博客_ibufds_gte2

https://www.csdn.net/tags/OtDaIgzsNDYwMDMtYmxvZwO0O0OO0O0O.html

????????xilinx提供了豐富的原語，可以將之看成FPGA開發可以使用的庫函數，原語在FPGA中具有與之對應的硬件邏輯單元，但也注意，不同的FPGA的原語可能會有所不同，但常用的原語不同器件相似度極高。按照功能，主要分為：計算組件、I/O端口組件、寄存器和鎖存器、時鐘組件、處理器組件、移位寄存器、配置和檢測組件、RAM/ROM組件、Slice/CLB組件以及G比特組件。

????????選擇時鐘組件，對時鐘組件的原語進行介紹，時鐘組件包括各種全局時鐘緩沖器、全局時鐘復用器以及高級數字時鐘管理模塊，主要介紹前兩個。

參考：

xilinx時鐘組件的原語

//-----------------------------------下一篇博客參考文章----------------------------------------

Xilinx FPGA器件中時鐘資源的說明以及使用 - 簡書

FPGA時鐘資源介紹-元件功能 - 天山明月 - 博客園

xilinx FPGA全局時鐘資源的使用 - 朝雨輕塵 - 博客園

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Xilinx 7系列原语使用（时钟相关）——（一）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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