利用直接时钟控制技术实现存储器接口数据采集

kevin619126

提要
　　本应用指南介绍了在 VirtexTM-4 器件中实现存储器接口的直接时钟控制数据采集技术。直接时钟控制方案利用了 Virtex-4 系列所独有的某些架构特性（例如，每个 I/O 模块 (IOB) 中均具备一个 64-tap 的绝对延迟线）。
简介
　　大多数存储器接口都是源同步接口，从外部存储器器件传出的数据和时钟/ 选通脉冲是边沿对齐的。在 Virtex-4 器件采集这一数据，需要延迟时钟/ 选通脉冲或数据。利用直接时钟控制技术，数据经延迟，并与内部 FPGA 时钟实现中心对齐。在这个方案中，内部 FPGA 时钟采集传出的数据。存储器传出的时钟/ 选通脉冲用于决定与数据位相关的延迟值。因此，与选通脉冲相关的数据位的数量不受限制。由于无需将选通脉冲分配给相关数据位，所以不需要其他时钟资源。
　　时钟/ 选通脉冲和数据位使用的 Virtex-4 资源是一条 64-tap 绝对延迟线。该 64-tap 绝对延迟线可利用 IDELAY 和 IDELAYCTRL primitive 实现。时钟/ 选通脉冲和数据位均通过此 64-tap绝对延迟线来布线。虽然选通脉冲不用于采集数据，但它用于确定数据与内部 FPGA 时钟实现中心对齐所需的 tap 数量。以下部分将详细解释直接时钟控制技术方案的设计及实现。
选通脉冲边沿检测
　　与时钟/ 选通脉冲相关的数据位的延迟值就是内部 FPGA 时钟上升沿与时钟/ 选通脉冲中心之间的相位差。假设时钟/ 选通脉冲和数据实现了边沿对齐。要确定这个相位差，时钟/ 选通脉冲通过 IOB 内的 64-tap 绝对延迟线输入，并利用内部 FPGA 时钟在增量 tap 输出端对其进行采样。
　　要确定时钟/ 选通脉冲的中心，至少需要检测到时钟/ 选通脉冲的两个边沿或转换。检测出第二次转换所需的 tap 数（即第二个边沿的 tap）和检测出第一次转换所需的 tap 数（即第一个边沿的 tap）之差，即为时钟/ 选通脉冲宽度。这个差值的二分之一就是脉冲中心（即脉冲中心的 tap）。从内部 FPGA 时钟上升沿到时钟/ 选通脉冲中心之间的 tap 数，即为第一个边沿的tap 数与脉冲中心的 tap 数之和。
　　表1 描述了各类 tap 数量。
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