Spartan-3 FPGA系列中高效PCB布局的LVDS信号倒相

技术分类: EDA工具与服务  | 2008-07-24
赛灵思公司 | Nick Sawyer等

  以下代码说明针对相同生成环示例的 DDR 寄存接收器情况。唯一的变化是增加了 Spartan-3E FPGA 的 IDDR2 例示。原 Spartan-3 器件需要略微不同的代码,因为它不包含 IDDR2 结构。
所附 ZIP 文件包含完整细节(请参阅“设计文件”)。

  Verilog 语言代码:
.
parameter [2:0] SWAP_MASK = 3'b010;
.
.
genvar i;
generate
for (i = 0; i <= 2; i = i + 1)
begin: loop0
IBUFDS#(.IOSTANDARD("LVDS_25"), .IFD_DELAY_VALUE("0"), .DIFF_TERM("FALSE"))
ibuf_d (.I(datain_p[i]), .IB(datain_n[i]), .O(rx_input[i]));
IDDR2 #(.DDR_ALIGNMENT("C0")) fd_ioc(.C0(clkin), .C1(notclk), .D(rx_input[i]),
.CE(1'b1), .R(1'b0), .S(1'b0), .Q0(rx_input_reg[i+3]),
.Q1(rx_input_reg[i]));
assign rx_input_fix[i] = rx_input_reg[i] ^ SWAP_MASK[i];
assign rx_input_fix[i+3] = rx_input_reg[i+3] ^ SWAP_MASK[i];
end
endgenerate

  VHDL 语言代码:
.
constant SWAP_MASK : std_logic_vector(2 downto 0):= "010";
.
.
loop0: for i in 0 to 2 generate
ibuf_d : ibufds
generic map (IOSTANDARD => "LVDS_25", IFD_DELAY_VALUE => "0", DIFF_TERM => FALSE)
port map (i => datain_p(i), iB => datain_n(i), o => rx_input(i));
fd_d : iddr2
generic map (DDR_ALIGNMENT => "C0")
port map (c0 => clkin, c1 => notclock, d => rx_input(i), ce => '1', r => '0',
s => '0', q0 => rx_input_reg(i+3), q1 => rx_input_reg(i));
rx_input_fix(i) <= rx_input_reg(i) xor SWAP_MASK(i);
rx_input_fix(i+3) <= rx_input_reg(i+3) xor SWAP_MASK(i);

  通过修改红色的粗体字符,可以方便地将此机制扩展到不同的位宽。

  在使用 DDR 技术时,位操作可能很重要。DDR 生成环示例生成一条总线,总线的低阶位聚集在时钟的下降沿,而其高阶位则聚集在下一个上升沿。图7 是 DDR 设计模拟运行的屏幕截图,其中显示了这种位集中现象。此模拟运行假设所有迹线都是正确的(即没有进行引脚交换),以清楚地显示具体位的结束位置。

DDR 设计模拟运行

  输出 DDR 示例

  图8 所示为发射器的 DDR 方案,其中每对发送数据线由 Spartan-3E FPGA 中的 ODDR2(在Spartan-3 FPGA 中是 FDDRRSE)机制进行多路复用。这种情况下,在与极性需要倒相的LVDS 输出相关联的每条线路中都增加了倒相器。因为这些倒相器在上述实现过程中被吸收到输出触发器中,所以它们不会改变电路的时序。

发射器的 DDR 方案

  以下代码说明生成环示例的发射器 DDR 寄存情形。原 Spartan-3 器件需要略微不同的代码,因为它不包含 ODDR2 结构。所附 ZIP 文件包含完整细节(请参阅“设计文件”)。

  Verilog 语言代码:

  parameter [2:0] SWAP_MASK = 3'b010 ;
genvar i ;
generate
for (i = 0 ; i <= 2 ; i = i + 1)
begin : loop0
OBUFDS #(.IOSTANDARD("LVDS_25"))
obuf_d (.I(tx_output_reg[i]), .O(dataout_p[i]), .OB(dataout_n[i]));
ODDR2 #(.DDR_ALIGNMENT("NONE")) fd_ioc (.C0(clkin), .C1(notclk),
.D0(tx_output_fix[i+3]), .D1(tx_output_fix[i]), .CE(1'b1), .R(1'b0),
.S(1'b0), .Q(tx_output_reg[i])) ;
assign tx_output_fix[i] = tx_output[i] ^ SWAP_MASK[i] ;
assign tx_output_fix[i+3] = tx_output[i+3] ^ SWAP_MASK[i] ;
end
endgenerate

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