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BUFGMUX使用注意事项

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明空|  楼主 | 2011-3-9 11:42 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
BUFGMUX使用注意事项 (by Wind330)    有时我们的系统有多路异步数据源经过FPGA片选后,再进入至数据处理器。功能很简单,利用case...when语句就能将数据选通。因为时钟需要低延时,低偏斜,而使用LUTs会导致延时和偏斜不可控。

BUFGMUX说明


FPGA的基本单元,其输出直接连至全局时钟网络。真值表如下:                                 
Inputs

OutputsXXF0IOI1SOI0X0I0XI11I1XXR0使用VHDL的同学需要导入库unsim:
library unisim;
use unisim.vcomponents.all;位置约束在FPGA中全局时钟资源是有限的,根据自身的应用确定所以全局时钟资源的个数,然后根据时钟管脚的位置约束每个BUFGMUX的位置。约束语句如下:
INST "u4/u1" LOC=BUFGMUX_X1Y11;Xilinx工具支持BUFMUX直接Infer,没有尝试过,但是自己无法控制关键路径,对产生的影响也不可控,所以没有采用。
路径分析首先说明一下电路功能,电路需要对四个时钟进行片选,分别是vclk1,vclk2,sdiclk,tpout3。对应有3个BUFGMUX,vclk1与vclk2连接一个BUFGMUX,将其输出与sdiclk连接一个BUFGMUX(该BUFGMUX输出为vga2hdclk),vga2hdclk与tpout3连接一个BUFGMUX。下面是两条不同时钟路径的延时说明:   

Figure1 vclk2延时详细说明
   

Figure2 sdiclk延时详细说明
大家仔细看两幅图中u4/u2 vga2hdclk的延时,Figure1中vga2hdclk到u4/u3延时为3.222ns,Figure2中vga2hdclk到寄存器reg_vga1_data_11延时为0.129ns。由此,我们知道,全局时钟网络有专门的布线资源到每一个Slices,但是却没有专门的布线资源到其他剩余BUFGMUXs,所以vga2hdclk到u4/u3的路径用的是普通的布线资源(可以在FPGA Editor中查看走线情况),造成了相对巨大的延时。至此,有人可能会问:该如何缩短这段延时呢?认为:FPGA的架构决定了延时是无法缩短至0.1ns这个级别的。那我们又如何保证同步于vga2hdclk的数据到tpout3时钟域不会造成时序冲突?由于电路功能只是进行数据源选择,也就是说输入数据源和输出数据源的数据率是完全一致的,只是有不同的相位,所以最直接的方法是:添加一级dual clock FIFO,等FIFO半满后,就可以开始读出数据,因为时钟频率一致,也就不会造成FIFO读空或者写满。如果是FPGA高手,可以用FPGA Editor手动布局和布线,保证vga2hdclk的数据到达tpout3同步的寄存器不会造成时序冲突,远没有达到这个水平,如果有人会,请不吝赐教!
设计使用首先,要解决的是时序约束的问题:每个BUFGMUX有两个时钟输入,ISE如何分析相同路径上的不同时钟,下面是Xilinx网站上关于这种路径的约束设置。
11.1 Known Issue - Timing - Incorrect timing analysis associated with input clocks on BUFGMUX
wind330没有使用上述方法,因为使用的片选时钟频率的上限都是相同的,所以不论满足哪个时钟,我的要求就达到了。但是,需要在ISE上做好设置,如下图所示

Post-Place & Route Static Timing Report Properties
勾选"Perform Advanced Analysis"。同样,勾选"Post-Map Static Timing Report Properties"中的"PerformAdvanced Analysis"。

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沙发
BS-NO.1| | 2011-3-9 11:58 | 只看该作者
图都没穿上啊。

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板凳
海阔0天空| | 2011-3-9 12:10 | 只看该作者
这个很不给力啊

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地板
vivisa| | 2011-3-10 14:37 | 只看该作者
无图无真相。:$

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5
明空|  楼主 | 2011-3-11 13:16 | 只看该作者
上图

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