CycloneIII 时钟资源及PLL引脚分配问题总结(转载别人原创

在工程中，发现有编译的警告，如下：

PLL "<name>" output port <name> feeds output pin "<name>" via non-dedicated routing -- jitter performance depends on switching rate of other design elements. Use PLL dedicated clock outputs to ensure jitter performance。

初步断定是PLL的输出引脚不在特定的走线上造成的，于是决定研究一下EP3C40的时钟资源。

 

                                     

                                                                                                    图一

 

从图一可知，EP3C40上下左右各有4个专用时钟引脚CLK[..]，其中上下四个布置紧凑。两用时钟引脚DPCLK有12个。CPDCLK较为特殊一点，，它们首先通过选择器再接入时钟控制模块，共有8个。这20个两用时钟引脚通常用于接入时钟或者异步控制信号，比如异步复位信号。

我们还可以在图中看到GCLK，这个就是全局时钟数，它的概念很重要，全局时钟数就是一个网络，它能为FPGA内部的所有资源提供时钟信号，为什么要它来运作时钟信号呢？一句话，它能保证到达各种资源的时钟沿同步，skew非常小。

上图中我们还可以看出，EP3C40包含了四个锁相环(PLL),锁相环支持单端的时钟输入和差分的时钟输入两种输入方式，值得注意的是，只有使用专用的时钟输入管脚的时钟信号才能驱动锁相环。

如图一所示的CLK[0..15]就是特定的时钟脚。不但PLL有特定的输入引脚，而且如果PKK（注：应为PLL）供给外部时钟的话，那么这个外部时钟引脚也是需要特定的，当然，这只是要求，用其他普通引脚也行，但是会产生…. jitter performance depends on switching rate of other design elements. Use PLL dedicated clock outputs to ensure jitter performance这样的报警。

从何区分这些引脚了呢？我们来看芯片引脚鸟瞰图：

 

                                                   

                                                                                                              图二

图二中的表示的就是专用时钟输入引脚，共有16个CLK专用脚。(里面的颜色代表着引脚划分的Bank，这里附带说一下，做原理图时，最好把同一功能模块的用脚划分到一个Bank内，这样减少布线长度，有利于时序达成)

表示的就是专用PLL供给外部时钟引脚，这里成对出现，就是时钟的PLLx_CLKOUTp & PLLx_CLKOUTn差分信号。具体哪个是p哪个是n可在手册里查找：(如下图三)

 

        

                                                                                                              图三

 

除了专用的输出引脚，需要注意的是只有C0才能不使用全局时钟数GCLK来供给专用的外围时钟引脚，其它输出(C1-C4)需要通过全局时钟树GCLK来驱动外围IO。

 

                                                    

 

                                                                                                                              图四

 

图四所示，全局时钟数资源有限，在一个大系统里为了利用好它，C0供给外部器件的时钟是一个可用的办法。

还有个需要提醒的是，实践证明:PLLx_CLKOUTp & PLLx_CLKOUTn这两者，如果只用一端的话，应该取用PLLx_CLKOUTp，配置成PLLx_CLKOUTn警告还是无法消除。

最后一个疑问：我们在系统中随意创建的一个PLL，到底是哪一个呢(PLL1-PLL4),本质上来说这和编译器有关，编译器会自动优化，但是影响它的比较重要的因素还是引脚位置，经过我的工程实践，输入引脚和输出引脚会很大程度上影响PLL分配，

 

                                   

                                                                                                              图五

假设AB11引脚供给系统时钟的话，经过锁相环PLL输出到T16(可参考图二鸟瞰图)，编译器会把这个PLL优化成PLL4。而在图三中已经显示了F484系列的PLL4专用输出引脚是T16，正是因为工程中没有把T16分配给PLL输出时钟脚，所以才产生...jitter performance depends on switching rate of other design elements. Use PLL dedicated clock outputs to ensure jitter performance的报警。

  

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