【FPGA开发】Xilinx FPGA差分输入时钟的使用方法

辣个蓝人QEX2024-10-03 14:37

正文

以前在使用ZYNQ的领航者ZYNQ7020进行FPGA学习时，它们使用的单端50M的输入时钟，在verlog代码编写上比较简单，而现在使用Alinx的AXU3EG开发板时，发现它使用的是200M的差分输入时钟，哪这个时候，输入时钟要怎么使用呢？

先说答案，使用 IBUFDS 源语解决！

先介绍一下什么是 IBUFDS，它的全称为 Dedicated Differential Signaling Input Buffer with Selectable I/O Interface，即专用差分输入时钟缓冲器 。它用来把差分时钟转换成单端时钟来作为全局的时钟。

它的结构如下图所示：

对于其而言，有两路输入，用I和IB表示。其真值表如下：

I	IB	O
0	0	No Change
0	1	0
1	0	1
1	1	No Change

可以看出，只有 I 和 IB 不同时，输出才会发生改变，且与 I 相同。而对于差分时钟而言，I 和 IB 时钟是逻辑上相异的，所以可以通过 IBUFDS 后可以产生单端的时钟信号。

在 Xilinx 的 Vivado 中，可以采用以下方式进行例化：

verilog 复制代码

IBUFDS #(
      .DIFF_TERM("FALSE"),       // Differential Termination
      .IBUF_LOW_PWR("TRUE"),     // Low power="TRUE", Highest performance="FALSE" 
      .IOSTANDARD("DEFAULT")     // Specify the input I/O standard
   ) IBUFDS_inst (
      .O(O),  // Buffer output
      .I(I),  // Diff_p buffer input (connect directly to top-level port)
      .IB(IB) // Diff_n buffer input (connect directly to top-level port)
   );

更简洁的，可以省略上面的参数，而直接采用默认参数：

verilog 复制代码

IBUFDS IBUFDS_inst (
      .O(sys_clk),   // 1-bit output: Buffer output
      .I(sys_clk_p),   // 1-bit input: Diff_p buffer input (connect directly to top-level port)
      .IB(sys_clk_n)  // 1-bit input: Diff_n buffer input (connect directly to top-level port)
	);

参考资料

【XINLIX 原语】XILINX 原语的使用之 IBUFDS 差分转单端、OBUFDS 单端转差分