FPGA多时钟处理应用

FPGA项目设计中，通常会遇到多时钟处理。即一个PLL输出多个时钟，根据条件选择合适的时钟用作系统时钟。
方案一：

外部晶振时钟进入PLL，由PLL输出多个时钟，MUX根据外部条件选择时钟输出做为系统使用。

方案在时钟频率比较低的情况下是可行的。设计时注意MUX使用组合逻辑实现的，注意case语句中default选项必须有输出，否则会出现锁存器。

当输出时钟频率较高时，这种方案的时序约束就比较麻烦。除了使用creat_clock命令约束PLL输入时钟，使用creat_generate_clock约束PLL输出时钟外，还要根据PLL输出的多个时钟之间的关系，使用set_clock_groups约束。set_clock_groups：

• • asynchronous表示时钟同时有效，但没有相位关系。
  • exclusive 表示时钟是互斥的
  • group，group之内的时钟相关，group之间的时钟互不相关。

这种设计使得时钟约束变得繁琐，时序变得紧张。

同时PLL输出时钟后使用MUX进行选择输出，会增加时钟布线延时，高速情况下并不可靠。

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时序是设计出来的，不是约束出来的。

设计出好的时序一般不需要约束。

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方案二：

在高速情况下，应该更改设计，提高电路速度。ALTERA FPGA提供PLL重配功能。可根据条件对PLL进行重配。

调用ALTERA提供的PLL重配模块，根据官方资料，可以动态的对PLL重新配置。这样PLL输出时钟直接驱动系统模块，将多时钟域转换到单时钟域上。不需要添加附加约束电路都可以正常工作。

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方案三：

第三种方案，这里稍微介绍一下。

 

PLL输出一个高频时钟HCLK，其他时钟作为HCLK的使能端，用HCLK采样其他时钟，这也是一个可以考虑的方案，这个方案也不会造成多时钟处理及约束。但此方案也有限制，要求HCLK时钟频率至少是PLL输出其他时钟最高频率的两倍以上，这样才能满足采样定理，即奈奎斯特定理。在时钟频率比较低时，亦可以考虑此方案。

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作者：卿萃科技ALIFPGA

原文地址：bbs.alifpga.com

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