第十四章

国产FPGA的之内部PLL的使用

前前一节不解的一个问题，必须使用PLL才能为MSS和Fabric提供时钟，明明不用PLL跑的好好的。。。但听人说也许是推介是专用，故没办法，我们开始PLL吧。。。

只用外部晶振，才10M，非常的不爽。据说Astro II能够跑到150M ，没有PLL怎么行呢。。。但是这PLL出了GUI还真Quartus II的配置有点点不一样，因此这一部分单独提取出来作为一个章节，不要见怪哦。。。PLL配置，不仅仅是的可以使用低俗外部晶振来保证稳定，而且接下来使用内部晶振或者无源晶振的时候也会用到，还是蛮重要的。

相信大家肯定会Quartus II或者ISE吧，而不是直接学国产FPGA的，您可以自己对照。接下来且听Bingo一一道来！

一、PLL的介绍

（1）PLL接口

据说支持5~350M的时钟源，而输出能达到10~350M。这应该是针对PLL而言的吧。。

clkout[x]支持动态时钟，这好像Altera Cyclone IV才开始支持的。。。

v Clkin简单的说就是PLL的时钟输入

v Fbclk反馈时钟，用到再说哈

v Clk_cpu是8051内核的时钟吧。。。

v Pll_lock和pll_reset和Quartus II中的一样。。

（2）PLL配置特别的功能

Astro II的PLL非同Altera的PLL ，这个Wozard还包括了全局时钟选择电路，MSS（8051内核）和Fabric（总线架构）的时钟的配置

a) 全局时钟选择

Clk0,clk1,clk2,clk3是IC外部输入的时钟，但是FPGA内部的全局时钟，尤其是CLK[0],CLK[1]，确实可以选择的（默认为外部输入clk0，clk）.如下：

² CLK[0]，是可以选择FPGA外部专用时钟管脚clk0或者内部震荡时钟

² CLK[1]，可以选择FPGA外部专用时钟管脚clk1或者外部专用晶体时钟crystal（无源晶振的时钟）

² CLK[2]，CLK[3]只能分别使用FPGA外部专用时钟管脚clk2和clk3。

n 其中CLK[0],CLK[1]默认为外部clk0，clk1输入，如下所示。

b) 全局时钟输出配置

这个很特殊，前面我讲述Astro II全局时钟架构的时候分析过，Astro II共有8个全局时钟，而除了CLK[0],CLK[1],CLK[2],CLK[3]这四个全局时钟以外，就是以上Clkcpu，Clkout0，Clkout1，Clkout2这四个全局时钟网络。

v input0可以选择：PLL的输出时钟clkout0，clkout1或者clkout2

v Input1可以为全局时钟CLK[0]，CLK[1],CLK[2],CLK[3]

c) Clkcpu，Clkout0，Clkout1，Clkout2配置

如上图所示，默认情况下。

v CLK[0]为clk0

v CLK[1]为clk1

v Clkcpu为input0的pllout[0]

v Clkout0为input0的pllout[0]

v Clkout1为input0的pllout[0]

v Clkout2为input0的pllout[0]

v

根据前面的 介绍，应该清楚什么是用来干什么的了吧。。。。一般在设计中，如果使用了PLL，我们就不会再使用相应PLL的输入的那个时钟，因为时序的原因。因此用Clkout0，Clkout1，Clkout2来作为全局时钟，同样能满足全局时钟。

唯一需要注意的是，如果用了MSS即8051内核，就不许使用PLL来配置了，因为Clkcpu默认输入为PLL的clkout0.

二、PLL的配置

（1）打开ip配置向导，如下图所示

下面是Quartus II， GUI还是挺像的

（2）明显Next，选择PLL，继续Next

（3）这边还是跟Quartus II差不多，且看下图。

（4）首先设置PLL输入10M外部晶振时钟，如下图所示：

（5）火大了，既然手册说最高支持150M ，那就使劲虐待吧！

（6）如下所示，我们的PLL输入输出示意图

（7）设置全局时钟CLK[0] CLK[1]

CLK[0],CLK[1]默认为clk0，clk1，可以根据需要选择内部振荡器，或者外部晶体时钟

（8）设置Clkout全局时钟

如上图所示，我们没有用到MSS，自然Clkcpu可以不管，disable。也没有用到Clkout1，Clkout2，也可以忽略--disable。我们需要注意的是Clkout0，而这刚好是我们默认的inpout0（PLL输出时钟）的pllout[0]，因此默认即可。

（9）完成任务

三．PLL的使用

（1）PLL ip配置完成状态

（2）myPLL的例化

注意，正如前面所说的那样，clkcpu是MSS的时钟，我们没用到，clkout0是pllout0，被我配置成了150M ，clkout2，clkout3默认也是pllout0，由于软件默认配制成了全局时钟，用户可以随便选择一个时钟即可，例化如下所示：

（3）其实最好用示波器看看这150M 怎么样，但我“矮戳穷”，没有示波器，所以只能看流水灯了。。。修改water_led delay_05s 延时，如下：

module water_led

(

input clk, //10MHz 外部晶振

output [7:0] led_data //8位LED灯

);

wire clkout0; //50M全局时钟

myPll u_myPll

(

.clkin (clk), // Reference clock input.

.clkout0 (clkout0) // Main clock output.

);

//-----------------------------

//0.5s计数

reg [26:0] cnt;

parameter DELAY_CNT = 27'd25_000000;

always@(posedge clkout0)

begin

if(cnt < DELAY_CNT)

cnt <= cnt + 1'b1;

else

cnt <= 27'd0;

end

wire delay_05s = (cnt == DELAY_CNT) ? 1'b1 : 1'b0;

//------------------------------

//流水灯

reg [7:0] led_datar = 8'd0;

always @(posedge clkout0)

begin

if(delay_05s)

led_datar <= led_datar + 1'b1; //递增

else

led_datar <= led_datar;

end

assign led_data = ~led_datar; //LED 低亮

endmodule

（4）F4--综合，全编译。

NND这样也要多花钱啊。。。LE好贵。。

（5）下载，不用我说了，看看150M效果咋样。。。

-------------------------------------------------无奈的分割线--------------------------------------------------

实践证明，验证结果，Astro II 挂了，流水灯流成SB了。。。这货丫的1/10的LE布局布线都over，伤不起啊~~~~(>_<)~~~~

降速验证

（1）打开向导

或者

（2）Edit an existing Design，如下

（3）修改PLL输出为50MHz，Finish，run project

（4）Download，验证测试。。。

a) 10MHz→活着的

b) 50MHz→活着的

c) 60MHz→活着的

d) 70MHz→活着的

e) 80MHz→活着的

f) 85MHz→活着的

g) 90MHz→蜗牛的速度→跑飞了

h) 100MHz→挂掉了

i) 我还需要继续往上面测试吗？？？我看我们跑50MHz以内就好了。。。

为什么官方说Astro II可以跑150MHz，请问这是为啥？？？这样的逻辑还需要约束吗？