FPGA全局時鐘資源相關(guān)原語及其使用

　　FPGA全局時鐘資源一般使用全銅層工藝實現(xiàn)，并設(shè)計了專用時鐘緩沖與驅(qū)動結(jié)構(gòu)，從而使全局時鐘到達芯片內(nèi)部的所有可配置單元(CLB)、I/O單元(IOB)和選擇性塊RAM(Block Select RAM)的時延和抖動都為最小。為了適應(yīng)復(fù)雜設(shè)計的需要，Xilinx的FPGA中集成的專用時鐘資源與數(shù)字延遲鎖相環(huán)(DLL)的數(shù)目不斷增加，最新的Virtex II器件最多可以提供16個全局時鐘輸入端口和8個數(shù)字時鐘管理模塊(DCM)。

　　與全局時鐘資源相關(guān)的原語常用的與全局時鐘資源相關(guān)的Xilinx器件原語包括：IBUFG、IBUFGDS、BUFG、BUFGP、BUFGCE、BUFGMUX、BUFGDLL和DCM等。

　　1. 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(jīng)過IBUF元，否則在布局布線時會報錯。IBUFG支持AGP、CTT、GTL、GTLP、HSTL、LVCMOS、LVDCI、LVDS、LVPECL、LVTTL、PCI、PCIX和SSTL等多種格式的IO標(biāo)準(zhǔn)。

　　2. IBUFGDS是IBUFG的差分形式，當(dāng)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。IBUFG支持BLVDS、LDT、LVDSEXT、LVDS、LVPECL和ULVDS等多種格式的IO標(biāo)準(zhǔn)。

　　3. BUFG是全局緩沖，它的輸入是IBUFG的輸出，BUFG的輸出到達FPGA內(nèi)部的IOB、CLB、選擇性塊RAM的時鐘延遲和抖動最小。

　　4. BUFGCE是帶有時鐘使能端的全局緩沖。它有一個輸入I、一個使能端CE和一個輸出端O。只有當(dāng)BUFGCE的使能端CE有效(高電平)時，BUFGCE才有輸出。

　　5. BUFGMUX是全局時鐘選擇緩沖，它有I0和I1兩個輸入，一個控制端S，一個輸出端O。當(dāng)S為低電平時輸出時鐘為I0，反之為I1。需要指出的是BUFGMUX的應(yīng)用十分靈活，I0和I1兩個輸入時鐘甚至可以為異步關(guān)系。

　　6. BUFGP相當(dāng)于IBUG加上BUFG。

　　7. BUFGDLL是全局緩沖延遲鎖相環(huán)，相當(dāng)于BUFG與DLL的結(jié)合。BUFGDLL在早期設(shè)計中經(jīng)常使用，用以完成全局時鐘的同步和驅(qū)動等功能。隨著數(shù)字時鐘管理單元(DCM)的日益完善，目前BUFGDLL的應(yīng)用已經(jīng)逐漸被DCM所取代。

　　8. DCM即數(shù)字時鐘管理單元，主要完成時鐘的同步、移相、分頻、倍頻和去抖動等。DCM與全局時鐘有著密不可分的聯(lián)系，為了達到最小的延遲和抖動，幾乎所有的DCM應(yīng)用都要使用全局緩沖資源。DCM可以用Xilinx ISE軟件中的Architecture Wizard直接生成。