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FPGA器件的时钟设计

? 2018年05月23日 05:56 ? 次阅读

美高梅官网,金沙网投领导者,金沙网投网站,金沙网投开户 www.tongshi-cn.com 如图2.7所示,理想的时钟模型是一个占空比为50%且周期固定的方波。为一个时钟周期,为高脉冲宽度,为低脉冲宽度,=+。一般情况下,FPGA器件内部的逻辑会在每个时钟周期的上升沿执行一次数据的输入和输出处理,而在两个时钟上升沿的空闲时间里,则可以用于执行各种各样复杂的处理。而一个比较耗时的复杂运算过程,往往无法一个时钟周期完成,便可以切割成几个耗时较小的运算,然后在数个时钟上升沿后输出最终的运算结果。时钟信号的引入,不仅让所有的数字运算过程变成“可量化”的,而且也能够将各种不相关的操作过程同步到一个节拍上协同工作。

FPGA器件的时钟设计

图2.7 理想时钟波形

FPGA器件的时钟信号源一般来自外部,我们通常使用晶体振荡器(简称晶振)产生时钟信号。当然了,一些规模较大的FPGA器件内部都会有可以对时钟信号进行倍频或分频的专用时钟管理???,如PLL或DLL。由于FPGA器件内部使用的时钟信号往往不只是供给单个寄存器使用,因为在实际应用中,成百上千甚至更多的寄存器很可能共用一个时钟源,那么从时钟源到不同寄存器间的延时也可能存在较大偏差(我们通常称为时钟网络延时),而我们知道,这个时间差过大是很要命的。因此,FPGA器件内部设计了一些称之为“全局时钟网络”的走线池。通过这种专用时钟网络走线,同一时钟到达不同寄存器的时间差可以被控制到很小的范围内。而我们又如何能保证输入的时钟信号能够走“全局时钟网络”呢?有多种方式,对于外部输入的时钟信号,只要将晶振产生的时钟信号连接到“全局时钟专用引脚”上;而对于FPGA内部的高扇出控制信号,通常工具软件会自动识别此类信号,将其默认连接到“全局时钟网络”上,而设计者若是不放心,也可通过编译报告进行查看,甚至可以手动添加这类信号。关于时钟电路的设计和选型,有如下几个基本事项需要考虑:

●  系统运行的时钟频率是多少?(可能有多个时钟)

●  是否有内部的时钟管理单元可用(通常是有)?它的输入频率范围(需要查看器件手册进行确认)?

●  尽可能选择专用的时钟输入引脚。

关于FPGA时钟电路的PCBLayout设计,通常需要遵循以下的原则。

● 时钟晶振源应该尽可能放在与其连接的FPGA时钟专用引脚的临近位置。

● 时钟线尽可能走直线。如果无法避免转弯走线,使用45度线,尽量避免T型走线和直角走线。

● 不用同时在多个信号层走时钟线。

● 时钟走线不要使用过孔,因为过孔会导致阻抗变化及反射。

● 靠近外层的地层能够最小化噪声。如果使用内层走时钟线,要有良好的参考平面,且走带状线。

● 时钟信号应该有终端匹配电路,以最小化反射。

● 尽可能使用点到点的时钟走线。

● 如图2.8所示,对于时钟差分对的走线,必须严格按照D>2S规则,以最小化相邻差分对间的串扰。

FPGA器件的时钟设计

图2.8 时钟差分对的间隔

● 确保整个差分对在整个走线过程中的线间距恒定。

● 确保差分对的走线等长,以最小化偏斜和相移。

● 同一网络走线过程中避免使用多个过孔,以确保阻抗匹配和更低的感抗。

● 高频的时钟和USB差分信号对走线尽可能短。

● 高频时钟或周期性信号尽可能远离高速差分对以及任何引出的连接器(例如I/O连接器、控制和数据连接器或电源连接器)。

● 应当保证所有走线有持续的地和电源参考平面。

● 为了最小化串扰,尽量缩短高频时钟或周期性信号与高速信号并行走线的长度。推荐的最小间距是3倍的时钟信号与最近参考面间距。

● 当一个时钟驱动多个负载时,使用低阻抗传输线以确保信号通过传输线。

● 信号换层时使用回路过孔。

同步时钟的延时应该与数据相匹配。确保时钟与同步数据总线在同一层走线,以最小化不同层之间的传输速率差异。

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中美在AI领域确实存在一定差距,无可否认

近年来,人工智能(AI)技术在中国发展得如火如荼,国内外不时出现“中国将在AI领域赶超美国”的声音。...

发表于 2018-05-03 14:21 ? 587次阅读
中美在AI领域确实存在一定差距,无可否认

英特尔FPGA:理想的加速器之选

以前FPGA没有一个标准的加速卡,或者没有一组标准的软件应用访问接口,每一个公司都要自己开发自己的东...

发表于 2018-05-03 09:09 ? 717次阅读
英特尔FPGA:理想的加速器之选

CAST和Achronix使用无损压缩IP支持从...

2018年5月—基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件加速器器件及嵌入式FPGA(eFPGA)领域内...

发表于 2018-05-03 09:05 ? 1225次阅读
CAST和Achronix使用无损压缩IP支持从...

不用处理器就可以控制FPGA总线的方法你知道吗?

许多FPGA设计使用嵌入式处理器实现控制。典型的解决方案是使用Nios这样的软处理器,虽然内置硬处理...

发表于 2018-05-02 17:38 ? 457次阅读
不用处理器就可以控制FPGA总线的方法你知道吗?

FPGA与HPS之间互联的结构

为了能够实现HPS与FPGA之间的通信接口,衍生出了AXI bridge协议。AXI bridge协...

发表于 2018-05-02 17:30 ? 152次阅读
FPGA与HPS之间互联的结构

FPGA学习之??榛杓聘攀?/a>

??榛杓剖荈PGA设计中一个很重要的技巧,它能够使一个大型设计的分工协作、仿真测试更加容易,代码维...

发表于 2018-05-02 14:49 ? 218次阅读
FPGA学习之??榛杓聘攀? /></a>
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Intel的FPGA加速卡 宣称数据是未来的石油

“我们希望后续还会有其他主流的OEM厂商向大家做这样的公布,请拭目以待,应该会非??臁?, Intel...

发表于 2018-05-02 14:18 ? 131次阅读
Intel的FPGA加速卡 宣称数据是未来的石油

基于三层级低开销的系统性的缓解FPGA中MBU问...

延迟时间d首先要保证能够检测到组合逻辑中全部的SET,因此必须大于SET的最大持续时间。随着工艺尺...

发表于 2018-05-02 10:02 ? 371次阅读
基于三层级低开销的系统性的缓解FPGA中MBU问...

FPGA:X-DB异构计算实现百万级TPS的技巧

X-Engine 是集团数据库事业部研发的新一代存储引擎,是新一代分布式数据库X-DB的根基。为了达...

发表于 2018-05-02 08:31 ? 63次阅读
FPGA:X-DB异构计算实现百万级TPS的技巧

工程师设计经验分享:画FPGA开发板所犯的那些错...

这里先截下我最初画这个开发板的一张惨不忍睹的PCB让大家看看。TopLayer如图: BottomL...

发表于 2018-05-01 20:48 ? 541次阅读
工程师设计经验分享:画FPGA开发板所犯的那些错...

基于FPGA平台的安全自动驾驶解决方案

FPGA分为两部分,一部分是纯逻辑,可直接发出指令,操控传感器获取目标信息。不同距离的传感器,从高速...

发表于 2018-04-28 17:11 ? 707次阅读
基于FPGA平台的安全自动驾驶解决方案

异构计算的两大派别 为什么需要异构计算?

20世纪80年代,异构计算技术就已经诞生了。所谓的异构,就是CPU、DSP、GPU、ASIC、协处理...

发表于 2018-04-28 11:41 ? 122次阅读
异构计算的两大派别 为什么需要异构计算?

基于FPGA开发设计,为何??榭吹揭桓鲅现鼐??

为了避免约束多余的应用,在2017年1月初,OOC dcp文件将不再包含任何约束信息,如果你遵循我们...

发表于 2018-04-28 09:06 ? 1458次阅读
基于FPGA开发设计,为何??榭吹揭桓鲅现鼐??

时隔近三年,Intel终于踏出了这一步

4月19日,Intel宣布旗下的FGPA已经被正式应用于主流的数据中心OEM厂商中。

发表于 2018-04-27 15:51 ? 682次阅读
时隔近三年,Intel终于踏出了这一步

美帝发起贸易战的根本目的,给中国制造2025计划...

国内的FPGA公司有京微雅格、复旦微电子公司、高云FPGA、同方国芯、上海安路、西安智多晶微等,但是...

发表于 2018-04-27 15:18 ? 931次阅读
美帝发起贸易战的根本目的,给中国制造2025计划...

基于FPGA的数字识别的方法

数字特征信息的提取基于打印体,如上图1,图2,图3所示,以图3数字5举例,红框是数字5的水平和竖直的...

发表于 2018-04-27 11:43 ? 577次阅读
基于FPGA的数字识别的方法

高分辨率摄像头嵌入式360°视域视觉系统设计

FPGA阵列结构可能提供18×27乘法/累加单元块和32×128 RAM的DSP单元块,而此时的最佳...

发表于 2018-04-27 09:03 ? 1851次阅读
高分辨率摄像头嵌入式360°视域视觉系统设计

如何优化实际解决方案使其用于FPGA

LTpowerCAD 可用来为各个电压轨提供电源解决方案。它还提供一系列参考设计,以让设计人员快速入...

发表于 2018-04-27 08:49 ? 1454次阅读
如何优化实际解决方案使其用于FPGA

环形LED时钟名叫“唯一”

这款环形 LED 时钟叫“唯一”。设计师在 2015 年就设计了这款时钟,近期才发布。从阿拉伯数字的...

发表于 2018-04-27 05:05 ? 516次阅读
环形LED时钟名叫“唯一”