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Spartan-6时钟管理模块的介绍与使用

更新时间：2019-12-22 10:10:36 大小：8K 上传用户：xuzhen1查看TA发布的资源 标签：spartan-6时钟管理模块 下载积分：0分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

Spartan-6 时钟管理模块的介绍与使用

同步时序电路设计中最关键的是时钟设计， 随着电路规模与速度的提高， 对时钟的周期、

占空比、延时和抖动等方面的要求也越来越高。为了顺应这需求， Spartan-6 系统器件在原

有的ＤＣＭ模块基础引入了模拟ＰＬＬ模块构成了功能强大、控制灵活的时钟管理模块（Ｃ

ＭＴ）。每个ＣＭＴ模块包含两个ＤＣＭ模块和一个ＰＬＬ模块。Spartan-6 系统器件有多

至六个CMT 模块。

一、器件组成与特性

1．ＤＣＭ模块主要有以下功能模块组成：

a.DLL 模块, 主要由延时线和控制逻辑组成。

b.数字频率合成器， 为系统产生丰富的频率合成信号输出到CLKFX 和CLKFX180 。可以提

供2~32 的倍乘与1~32 的分频系数。

c.数字移相器, 可提供粗调的0，90 ，180 ，270 度移相和具有动态调节能力的相位细调。

d.数字频谱合成器， 产生扩频时钟减少电磁干扰（ EMI ）。

Spartan-6 DCM 模块提供给用户的设计原语有DCM_SP 和DCM_CLKGEN ，DCM_SP 在

Spartan-3E FPGA 器件中也有，而DCM_CLKGEN 是Spartan-6 新增的，可以用产生动态

的频率合成信号和扩频时钟。

2． PLL 模块，有一400MHz~1000 MHz 压控振荡器（VCO ），可提供8 种移相(0 °, 45 °, 90 °,

135°, 180 °, 225 °, 270 °, 315 °)和6 个可独立编程倍乘与分频系数的输出信号。

提供给用户的设计原语有PLL_BASE 和PLL_ADV ，PLL_BASE 是单独使用PLL 模块最常

调用的原语，允许使用PLL 的最常用特性， PLL_ADV 包括PLL_BASE 所有的特性之外，

还提供时钟切换及与DCM 的连接。可用于以下工作模式：

a. 时钟网络去歪斜

b. 频率合成

c. 抖动滤波

d. 零延时的缓冲

f. PLL 与PLL 、DCM 的级联

二、使用指南

1．注意时钟的输入与输出范围,所有应用不能超过范围.。如Spartan-6 器件DCM 的DLL

模块的时钟输入范围如下（以下摘自Spartan-6 DATA SHEET ）：


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Spartan-6 时钟管理模块的介绍与使用  
同步时序电路设计中最关键的是时钟设计， 随着电路规模与速度的提高， 对时钟的周期、  
占空比、延时和抖动等方面的要求也越来越高。为了顺应这需求，  
有的ＤＣＭ模块基础引入了模拟ＰＬＬ模块构成了功能强大、  
ＭＴ）。每个ＣＭＴ模块包含两个ＤＣＭ模块和一个ＰＬＬ模块。  
至六个 CMT 模块。  
Spartan-6 系统器件在原  
控制灵活的时钟管理模块 （Ｃ  
Spartan-6 系统器件有多  
一、器件组成与特性  
1．ＤＣＭ模块主要有以下功能模块组成：  
a.DLL 模块, 主要由延时线和控制逻辑组成。  
b.数字频率合成器， 为系统产生丰富的频率合成信号输出到  
供 2~32 的倍乘与 1~32 的分频系数。  
CLKFX 和 CLKFX180 。可以提  
c.数字移相器 , 可提供粗调的 0，90，180 ，270 度移相和具有动态调节能力的相位细调。  
d.数字频谱合成器， 产生扩频时钟减少电磁干扰（  
EMI ）。  
Spartan-6 DCM 模块提供给用户的设计原语有  
DCM_SP 和 DCM_CLKGEN ，DCM_SP 在  
Spartan-3E FPGA 器件中也有，而 DCM_CLKGEN 是 Spartan-6 新增的，可以用产生动态  
的频率合成信号和扩频时钟。  
2． PLL 模块，有一 400MHz~1000 MHz 压控振荡器（VCO ），可提供 8 种移相 (0 °, 45 °, 90 °,  
135°, 180 °, 225 °, 270 °, 315 °)和 6 个可独立编程倍乘与分频系数的输出信号。  
提供给用户的设计原语有  
调用的原语，允许使用  
PLL_BASE 和 PLL_ADV ，PLL_BASE 是单独使用 PLL 模块最常  
PLL 的最常用特性， PLL_ADV 包括 PLL_BASE 所有的特性之外，  
还提供时钟切换及与 DCM 的连接。可用于以下工作模式：  
a. 时钟网络去歪斜  
b. 频率合成  
c. 抖动滤波  
d. 零延时的缓冲  
f. PLL 与 PLL 、DCM 的级联  
二、使用指南  
1．注意时钟的输入与输出范围  
,所有应用不能超过范围 .。如 Spartan-6 器件 DCM 的 DLL  
模块的时钟输入范围 如下（以下摘自 Spartan-6 DATA SHEET ）：  
速度等级为 -1L 的为器件 5MHz~175MHz 。  
速度等级为 2 的为器件 5MHz~250MHz 。  
速度等级为 3 和 4 的为器件 5MHz~280MHz 。  
DCM 的 DLL 模块的时钟输出范围 如下：  
CLKOUT_FREQ_CLK0 与 CLKOUT_FREQ_CLK180 为 5MHz~250MHz （等级 2）或  
5MHz~280MHz （等级 3 或 4）；  
CLKOUT_FREQ_CLK90 与 CLKOUT_FREQ_CLK270 为 5MHz~200MHz ；  
CLKOUT_FREQ_2X 与 CLKOUT_FREQ_2X180 为 0.3125MHz~166MHz （等级 2）或  
0.3125MHz~186MHz （等级 3 或 4）；  
DCM 的 DFS 模块的时钟输入范围 如下：  
速度等级为 2 的为器件 0.5MHz~333MHz 。  
速度等级为 3 和 4 的为器件 0.5MHz~375MHz 。  
DCM 的 DFS 模块的时钟输出范围 如下：  
CLKOUT_FREQ_FX 与 CLKOUT_FREQ_FX180 为 5MHz~333MHz （ 等 级 2 ） 或  
5MHz~375MHz （等级 3 或 4）；  
PLL 模块的最小的输入时钟频率为  
19 MHz ，最大输入时钟频率为 375MHz （从全局时钟输  
入，速度等级 2），400MHz （从全局时钟输入， 速度等级 3），450MHz （从 I/O 时钟输入，  
速度等级 2），525MHz （从 I/O 时钟输入，速度等级 3）。  
PLL 模块的最小的输出时钟频率为  
3.125MHz ，最大输出时钟频率为 从 BUFGMUX 输出 为  
375MHz （速度等级 2）或 400MHz （速度等级 3 或 4），从 BUFPLL 输出 为 950MHz （速  
度等级 2）或 1050MHz （速度等级 3）或 1080MHz （速度等级 4）。  
无 论 什 么 时 候 都 不 能 使 VCO 超 出 范 围 ， Spartan-6 器 件 VCO 的 频 率 范 围 为  
400MHz~1000MHz （等级 2），400MHz~1050MHz （等级 3）， 400MHz~1080MHz （等  
级 4）。  
2．PLL 或 DCM 的选择使用问题。  
PLL 和 DCM 有类似的功能 ,又有各自的特性 , 在应用中什么时候选择使用  
PLL 模块较好 , 什  
么时候选择使用 DCM 模块较好呢 ? 一般认为 PLL 模块有六组输出时钟 , 在多时钟的应用中  
使用 PLL 比较合适，另外 PLL 对抖动滤波效果比较好，如要实现抖动滤波也推荐使用  
模块。Spartan-6 PLL 模块还提供时钟切换功能， 在需要动态切换时钟源的应用中尤为合适。  
PLL  
DCM 在相位调整上功能比较全，既有粗调的  
0，90，180 ，270 度移相，又有动态调节的相  
DCM 模块。其它情况如频率合成、调整  
位细调能力，在实现时钟相位调整的时候推荐使用  
时钟占空比，消除时钟延时使用  
PLL 模块或 DCM 模块都可以。  
3．DCM 除对输入时钟的频率有要求外，对输入时钟的抖动也有要求，如果超出限制的话  
会导致 DCM 失锁，失锁后需要用户将  
DCM 复位。抖动主要分两类：  
a. Cycle-to-cycle jitter  
b. Period jitter  

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