UltraScale 器件时钟设置 - 2023.2 简体中文

适用于 FPGA 和 SoC 的 UltraFast 设计方法指南 (UG949)

Document ID
UG949
Release Date
2023-11-29
Version
2023.2 简体中文

UltraScale 器件与先前器件架构的时钟结构不同,这模糊了全局时钟与区域时钟之间的界限。UltraScale 器件与 7 系列器件的不同之处在于,前者不具有区域时钟缓冲器,而是改为对局部负载、区域负载和全局负载都使用公用缓冲器和时钟布线结构。

UltraScale 器件在器件之间采用较小的固定大小时钟区域,并且时钟区域不再占据器件水平方向上的一半宽度。每个 UltraScale 器件上每一行的时钟区域数量都不尽相同。每个时钟区域都包含一种时钟网络布线,可分频至 24 条垂直和水平布线轨道以及 24 条垂直和水平分布轨道。下图显示了含 36 个时钟区域(6 列 x 6 行)的器件。同等的 7 系列器件具有 12 个时钟区域(2 列 x 6 行)。

图 1. UltraScale 器件时钟区域拼块 (tile)

时钟架构设计为仅使用连接给定布局的时钟缓冲器和负载所必需的时钟资源即可,在不含负载的时钟区域内不浪费任何资源。有效利用时钟资源即可支持在架构中添加更多设计时钟,同时提升时钟的性能和功耗特性。以下是时钟类型的主要类别及其关联的时钟结构(按其驱动和用途分组):

  • 高速 I/O 时钟

    这些时钟与由 PLL 生成的高速 SelectIO™ 接口位 slice 逻辑关联,并通过专用的低抖动资源来布线到高速 I/O 接口的位 slice 逻辑。通常,此时钟结构由 AMD IP(例如,存储器 IP 或 High Speed SelectIO Wizard)创建并控制,并非由用户指定。

  • 通用时钟

    这些时钟适用于大部分时钟树结构,可通过 GCIO 封装管脚、MMCM/PLL 或互连结构逻辑单元(通常不建议)提供。通用时钟网络必须由包含 I/O 列的任意时钟区域内提供的 BUFGCE/BUFGCE_DIV/BUFGCTRL 缓冲器来驱动。任意给定时钟区域均可支持最多 24 个独立时钟,而大部分 UltraScale 器件根据其拓扑结构、扇出和负载布局,均可支持 100 余个时钟树。

  • 千兆位收发器 (GT) 时钟

    千兆位收发器(GTH 或 GTY)的发射、接收和参考时钟均使用包含 GT 的时钟区域内的专用时钟。您可以使用 GT 时钟来实现以下功能:

    • 使用 BUFG_GT 缓冲器连接到互连结构中的任何负载,以驱动通用时钟网络
    • 在相同或不同四通道 (Quad) 中的多个收发器上共享时钟