如何使用DCM,DCM使用說(shuō)明

Spartan-3 DCM的兼容性
S3 的DCM和 Virtex-II 以及pro的DCM 功能基本相同。但是S3 DCM的技術(shù)屬于3代技術(shù)，因此在抗噪性能、相移能力方面有進(jìn)一步提高。（客觀的說(shuō)，對(duì)我們的普通應(yīng)用，不是特別重要。）
但是和Spartan-2系列相比，有很大改進(jìn)。S2系列不叫DCM叫DLL，可見(jiàn)DFS和PS等功能完全是新加入的，所以S2系列其實(shí)除了二倍頻幾乎沒(méi)有倍頻和分頻能力。從這點(diǎn)來(lái)講，S3真的是用起來(lái)很爽了。

DCM 輸入時(shí)鐘的限制
和所有物理器件一樣，DCM的工作范圍也是受限的。由于DLL和DFS的要求各不相同，因此DCM的輸入頻率的限制也視乎是否同時(shí)使用DLL和DFS還是單獨(dú)使用其中之一。如果同時(shí)使用，則取限制較嚴(yán)格者作為整個(gè)DCM系統(tǒng)的限制。我們來(lái)看兩者的獨(dú)立限制。

呵呵，這部分內(nèi)容不用記哦，需要的時(shí)候查一下軟件或者手冊(cè)就可以了。只要明白“CLKIN輸入頻率有限制，而且DLL、DFS同時(shí)使用時(shí)取其嚴(yán)格者” 這些道理就可以了。
除了時(shí)鐘限制之外，對(duì)于時(shí)鐘的質(zhì)量也有一定限制，主要有3個(gè)：
1. CLKIN cycle-to-cycle jitter：約束了前后兩個(gè)CLKIN周期的差異；
2. CLKIN period jitter：約束了100萬(wàn)個(gè)cycle中最大周期和最小周期之間的差異；
3. CLKFB path delay variation：約束了從外部進(jìn)來(lái)的反饋回路的延遲波動(dòng)，這種延遲波動(dòng)在概念上其實(shí)和jitter如出一轍。
具體數(shù)值請(qǐng)查手冊(cè)，知道有這么回事就可以了。

LOCKED信號(hào)的行為方式
LOCKED信號(hào)用于指示整個(gè)DCM系統(tǒng)已經(jīng)和CLKIN同步，從LOCKED信號(hào)有效開(kāi)始，輸出時(shí)鐘才可以使用，在此之前，輸出時(shí)鐘可能會(huì)處于各種復(fù)雜的不穩(wěn)定狀態(tài)。我們來(lái)看一下LOCKED信號(hào)的行為狀態(tài)機(jī)。
FPGA配置：
if （CLKIN已經(jīng)穩(wěn)定） next_state = 判斷同步；
else next_state = RST_DCM；
判斷同步：
if （已經(jīng)同步） next_state = 判斷同步；
else next_state = 同步失敗；
同步失敗： next_state = RST_DCM；
RST_DCM： next_state = FPGA配置；

現(xiàn)在來(lái)看看各個(gè)狀態(tài)下的輸出。

case (state)
FPGA配置： LOCKED = 0；
判斷同步： LOCKED = 1；
同步失?。?LOCKED = 0；
RST_DCM：LOCKED = 0；
endcase

RST 信號(hào)――重啟鎖定
RST信號(hào)用于在時(shí)鐘不穩(wěn)定或者失去鎖定時(shí)，將DCM的相關(guān)功能重置，從而重新啟動(dòng)鎖定追蹤。
作為一個(gè)輸入信號(hào)，RST無(wú)法被DCM自身置位，因此需要我們的應(yīng)用設(shè)計(jì)來(lái)控制這個(gè)RST信號(hào)，否則需將其接地。
置位RST會(huì)將延遲tap的位置置0，因此可能會(huì)產(chǎn)生glitch或者是duty cycle 發(fā)生變化，另外相位偏移也會(huì)重置回到默認(rèn)值。

DCM 生成向?qū)?br />安裝了ISE就能得到一系列accessories。利用其中的Architecture Wizard 我們可以生成DCM模塊。生成的DCM將產(chǎn)生3種輸出：
1. 一個(gè)例化了DCM的邏輯綜合文件（采用生產(chǎn)商特定格式的VHDL / Verilog）
2. 一個(gè)UCF文件控制特定實(shí)現(xiàn)
3. 所有其他用戶設(shè)置都保存到XAW（Xilinx Architecture Wizard）文件中。

接下來(lái)描述一下向?qū)褂貌襟E。
1. 從ISE或者Arch wizard中啟動(dòng)界面；
2. 第一個(gè)頁(yè)面做基本配置：路徑、XAW文件名、VHDL / Verilog選擇、綜合工具、FPGA型號(hào)；
3. 進(jìn)行General setup，一看就明白，不細(xì)說(shuō)，注意一下幾點(diǎn)：
- CLKIN source 如果選 external 則 DCM 的 CLKIN 會(huì)自動(dòng)連接到 IBUFG。
- Feedback如果選 internal 則反饋來(lái)自 BUFG。
4. 高級(jí)設(shè)置
- 選擇FPGA的配置過(guò)程是否包含DCM的鎖定，如果是，則配置完成信號(hào)DONE將在LOCKED信號(hào)有效后方能有效。
- 選擇CLKIN是否要除2。由于DCM的輸入頻率有限，對(duì)于過(guò)高的輸入時(shí)鐘通過(guò)除2使之可用。
- Deskew調(diào)整，這個(gè)選項(xiàng)建議在咨詢xilinx工程師后再使用。
5. 時(shí)鐘輸出口 Buffer 設(shè)置
- 默認(rèn)情況下所有輸出口都鏈接 BUFG 全局時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)入口
- 由于全局時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的入口有限，用戶可以定制時(shí)鐘輸出口連接到其他類(lèi)型的Buffer
- Global Buffer：進(jìn)入全局時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的入口Buffer，共有4個(gè)，簡(jiǎn)稱BUFG
- Enabled Buffer：還是上面的4個(gè)全局時(shí)鐘Buffer，但是配置為有使能信號(hào)控制，簡(jiǎn)稱BUFGCE
- Clock MUX：還是上面的4個(gè)全局時(shí)鐘Buffer，但是配置為 2-to-1 MUX類(lèi)型，由S信號(hào)控制選出，簡(jiǎn)稱BUFGMUX
- Low skew line：沒(méi)有buffer了，只能使用 skew 比較小的連線
- Local Routing：連到本地，skew的要求不是很?chē)?yán)格
- None：禁止輸出
- 對(duì)于Enabled Buffer類(lèi)型和Clock Mux類(lèi)型，需要指定En口的名字
- 需要為輸出時(shí)鐘信號(hào)指定名字或者使用默認(rèn)
6. 設(shè)置DFS
- 設(shè)置目標(biāo)輸出頻率，然后按calculate，自動(dòng)生成 M/D 值和 Jitter 值
- 或者手動(dòng)設(shè)置 M/D 值，然后按calculate，自動(dòng)生成頻率和 Jitter 值
7. 最后輸出所需的3種文件。

本文翻譯自Using Digital Clock Managers (DCMs) in Spartan-3 FPGAs