浅谈XILINX FPGA CLB单元 之 移位寄存器（移位寄存器、SRLC32E、SRL16E）

浅谈XILINX FPGA CLB单元 之 移位寄存器（移位寄存器、SRLC32E、SRL16E）

一、移位寄存器

1. SLICEM函数发生器也可以配置为32位移位寄存器，而无需使用slice中可用的触发器。 以这种方式使用，每个LUT可以将串行数据延迟1到32个时钟周期。
2. 移入D（DI1 LUT引脚）和移出Q31（MC31 LUT引脚）线路将LUT级联，以形成更大的移位寄存器。 因此，SLICEM中的四个LUT被级联以产生高达128个时钟周期的延迟。也可以在多个SLICEM上组合移位寄存器。
3. 寄存器，LUT B / C / D的MC31输出也不可用。 由此产生的可编程延迟可用于平衡数据流水线的时序。
   下图是SRL32位移位寄存器的框图：

下图是占用一个32位函数发生器的示例移位寄存器配置

二、 移位寄存器的功能与应用

1. 移位寄存器的功能
   1）写操作
   2）与时钟输入（CLK）和可选的时钟使能（CE）同步
   3）修复对Q31的读取访问
   4）动态读取访问
   5）通过5位地址总线A [4：0]执行
   LUT地址的LSB未使用，软件自动将其绑定为逻辑高电平。
   6）通过改变地址可以异步读取32位中的任何一位（在O6 LUT输出上，在原语上称为Q）
   7）此功能对于创建较小的移位寄存器（少于32位）很有用。
   例如，当构建13位移位寄存器时，将地址设置为第13位。
   8）存储单元或触发器可用于实现同步读取。
   触发器的时钟输出决定了总延迟并改善了性能。但是，增加了一个时钟延迟周期。

2. 移位寄存器的应用：
   1）延迟或延迟补偿
   2）同步FIFO和内容可寻址存储器（CAM）

三、XILINX FPGA 中LUT 中移位寄存器的复用情况

1. 一个LUT可以用于产生2个16bit移位寄存器，地址是复用的。
   用两个SRL16组成一个32位的移位寄存器
   
   下图是一个SRL 16E 带使能信号的移位寄存器：
   移位寄存器查找表，它的输入这是一个移位寄存器查找表，它的输入 A3，A2，A1和 A0选择移位输出的长度。
   移位寄存器可以是固定的、静态的长度，移位寄存器的长度可以从 1位到 16位不等，由下面公式决定：
   长度 =（8 x A3）+（4 x A2）+（2 x A1）+A0+1
   如果 A3,A2,A1,A0都是 0（0000），移位寄存器的长度就是 ），移位寄存器的长度就是 1位长；如果它们 都是 1（1111），移位寄存器的长度就是 ），移位寄存器的长度就是 ），移位寄存器的长度就是 16位长。
   下表是SRL16E的真值表：
   
   2.利用SRL32 组成 64/96/128 bit的移位寄存器，利用地址A5和F7AMUX切换SRL32

四、移位寄存器数据流

下图举例说明在7系列FPGA Slice（一个配置为SRL的LUT）中实现的移位寄存器的时序特性：

最后

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