FPGA-时钟管理单元

伊宇韵2024-03-03 10:38

时钟管理单元(Clock Management Tile, CMT) :

即时钟管理片,是FPGA器件中一个十分重要的时钟资源。能够对内部和外部的时钟去偏斜、去抖动,同时还支持频率合成、分倍频等功能。

举例，下面这个例子数据从FIFO输出时钟频率为125MHZ，这个时钟频率可以通过50M晶振产生的频率倍频得到，但是时钟质量却很差。

所以，使用CMT生成125MHZ的频率。

那么为什么CMT生成的时钟质量比倍频生成的时钟质量要好呢？

看下图，下图是赛灵思官方手册中给出的CMT的框图

、

锁相环（PLL，Phase-Locked Loop），是一种反馈控制电路，常常用于利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。锁相环在工作时，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，因此得名锁相环。

PLL 就是所说的锁相环，它能通过纯模拟电路，产生一定范围内频率、相位、占空比等可控的时钟。而 MMCM（Mixed-Mode Clock Manager，混合模式时钟管理器）则是在此之上，通过数字电路设计增加了动态调相的功能，因此被称为混合模式时钟管理器。

用以下例子来实验：

、

打开vivado 创建工程

根据例子中的要求配置输出频率

点击ok 配置完成

然后编写测试文件

代码如下

复制代码

`timescale 1ns / 1ps
module pll_tb;
    wire clk100m;     // output clk_out1
    wire clk100m_phase;     // output clk_out2
    wire clk100m_duty;    // output clk_out3
    wire clk200m;     // output clk_out4
    // Status and control signals
    reg resetn;  // input resetn
    wire locked;       // output locked
   // Clock in ports
    reg clk_in1;
  pll instance_name
   (
    // Clock out ports
    .clk_out1(clk100m),     // output clk_out1
    .clk_out2(clk100m_phase),     // output clk_out2
    .clk_out3(clk100m_duty),     // output clk_out3
    .clk_out4(clk200m),     // output clk_out4
    // Status and control signals
    .resetn(resetn), // input resetn
    .locked(locked),       // output locked
   // Clock in ports
    .clk_in1(clk_in1)); 
    
    initial clk_in1 = 1;
    always #10  clk_in1 = ~clk_in1;
     initial begin
        resetn = 1'b0;
        #201;
        resetn = 1'b1;
        #20000;
        $stop;
     end
endmodule

仿真波形：

可以观察到输出波形与例子中的要求一致。