(我会发布这EE但似乎这里还有更多VHDL问题...)
背景:我使用赛灵思Spartan-6LX9 FPGA与赛灵思ISE 14.4(的WebPack)。
今天警告,我看到有讨论在那里有关,一般很多 - “时钟门控372 PhysDesignRules”我偶然发现了可怕的。 的共识似乎是使用DCM中的一个在FPGA上做时钟分频,但是......我DCM似乎并不能够从32兆赫将4.096千赫(每精灵它在5MHz基于见底32MHz的...它似乎很荒谬,试图链多个DCM这种低频的目的)。
我目前的设计采用CLK_IN计数到指定值(15265),重置该值为零,将切换CLK_OUT位(所以我最终以50%的占空比,FWIW)。 它的工作,我可以很容易地使用CLK_OUT的上升沿,以提高我设计的下一个阶段。 这似乎工作得很好,但是...... 门控时钟 (即使它不是在时钟偏移会恕我直言,是非常相关的范围内)。 (注:所有时钟测试是使用在给定的时钟敏感过程rising_edge()函数来完成。)
所以,我的问题:
如果我们谈论的更快 CLK_IN得出一个相对缓慢的CLK_OUT,被门控仍然被认为是坏? 或者是这种“数到x和发出一个脉冲”的事情非常典型的为FPGA产生在千赫范围内的“时钟”,而是其他一些不必要的副作用可以代替触发这个警告呢?
有没有更好的方式来从兆赫范围的主时钟创建一个低千赫范围时钟,牢记使用多个DCM似乎矫枉过正这里(如果可能的话,在所有给定的非常低的输出频率)? 我实现了50%的占空比可能是多余的,但假设一个时钟,而不是使用板载DCM的一个是怎么回事就与FPGA进行大钟师?
编辑:给定以下(其中CLK_MASTER是32 MHz的输入时钟和CLK_SLOW是所希望的慢速率时钟,并且LOCAL_CLK_SLOW是存储时钟为全占空比东西的状态的方式)时,了解到这种配置导致警告:
architecture arch of clock is
constant CLK_MASTER_FREQ: natural := 32000000; -- time := 31.25 ns
constant CLK_SLOW_FREQ: natural := 2048;
constant MAX_COUNT: natural := CLK_MASTER_FREQ/CLK_SLOW_FREQ;
shared variable counter: natural := 0;
signal LOCAL_CLK_SLOW: STD_LOGIC := '0';
begin
clock_proc: process(CLK_MASTER)
begin
if rising_edge(CLK_MASTER) then
counter := counter + 1;
if (counter >= MAX_COUNT) then
counter := 0;
LOCAL_CLK_SLOW <= not LOCAL_CLK_SLOW;
CLK_SLOW <= LOCAL_CLK_SLOW;
end if;
end if;
end process;
end arch;
虽然此配置不导致警告:
architecture arch of clock is
constant CLK_MASTER_FREQ: natural := 32000000; -- time := 31.25 ns
constant CLK_SLOW_FREQ: natural := 2048;
constant MAX_COUNT: natural := CLK_MASTER_FREQ/CLK_SLOW_FREQ;
shared variable counter: natural := 0;
begin
clock_proc: process(CLK_MASTER)
begin
if rising_edge(CLK_MASTER) then
counter := counter + 1;
if (counter >= MAX_COUNT) then
counter := 0;
CLK_SLOW <= '1';
else
CLK_SLOW <= '0';
end if;
end if;
end process;
end arch;
所以,在这种情况下,这一切都是因为缺乏一个else(就像我说的,50%的占空比原本是有趣的,但并不是最终的要求,而“本地”时钟位的切换似乎在相当聪明时间......)我主要是它出现在正确的轨道上。
什么是不很清楚,我在这一点上也是为什么使用计数器(存储大量的位)不会导致警告,但受存储和切换输出位确实会导致警告。 思考?
如果你只需要一个时钟驱动FPGA中的你的逻辑的另一部分,简单的答案是使用时钟使能。
也就是说,运行在相同的(快)时钟作为一切慢逻辑,但我们慢启用它。 例:
signal clk_enable_200kHz : std_logic;
signal clk_enable_counter : std_logic_vector(9 downto 0);
--Create the clock enable:
process(clk_200MHz)
begin
if(rising_edge(clk_200MHz)) then
clk_enable_counter <= clk_enable_counter + 1;
if(clk_enable_counter = 0) then
clk_enable_200kHz <= '1';
else
clk_enable_200kHz <= '0';
end if;
end if;
end process;
--Slow process:
process(clk_200MHz)
begin
if(rising_edge(clk_200MHz)) then
if(reset = '1') then
--Do reset
elsif(clk_enable_200kHz = '1') then
--Do stuff
end if;
end if;
end process;
在200kHz的是近似的,虽然,但上面可以扩展到任何基本时钟使能,你需要的频率。 此外,应该可以直接通过在大多数FPGA(它是在赛灵思份至少)FPGA硬件支持。
门控时钟几乎总是一个坏主意,因为人们往往忘记了他们正在创造新的时钟域,因此这些接口之间的信号时,不采取必要的预防措施。 它还使用了FPGA内部的多个时钟线,所以你可能会很快用完您的所有可用行,如果你有很多的门控时钟的。
时钟使能有没有这些缺点。 一切都在相同的时钟域中运行(尽管以不同的速度),所以你可以很容易地使用相同的信号,而无需任何同步器或类似。
注意此示例工作这一行,
信号clk_enable_counter:std_logic_vector(9 DOWNTO 0);
必须改变,以
信号clk_enable_counter:未签名(9 DOWNTO 0);
你会需要包括这个库,
库IEEE; 使用ieee.numeric_std.all;
既您的样品产生信号,其中的一个切换以缓慢的速度,并且其中的一个以“慢速率”脉冲窄脉冲。 如果这两个信号去其他触发器的时钟输入端,我希望关于时钟警告路由是最优的。
我不知道为什么你得到一个门控时钟的警告,这通常是当你做一下:
gated_clock <= clock when en = '1' else '0';
下面是一个完整的示例代码:
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.NUMERIC_STD.ALL;
ENTITY Test123 IS
GENERIC (
clk_1_freq_generic : unsigned(31 DOWNTO 0) := to_unsigned(0, 32); -- Presented in Hz
clk_in1_freq_generic : unsigned(31 DOWNTO 0) := to_unsigned(0, 32) -- Presented in Hz, Also
);
PORT (
clk_in1 : IN std_logic := '0';
rst1 : IN std_logic := '0';
en1 : IN std_logic := '0';
clk_1 : OUT std_logic := '0'
);
END ENTITY Test123;
ARCHITECTURE Test123_Arch OF Test123 IS
--
SIGNAL clk_en_en : std_logic := '0';
SIGNAL clk_en_cntr1 : unsigned(31 DOWNTO 0) := (OTHERS => '0');
--
SIGNAL clk_1_buffer : std_logic := '0';
SIGNAL clk_1_freq : unsigned(31 DOWNTO 0) := (OTHERS => '0'); -- Presented in Hz, Also
SIGNAL clk_in1_freq : unsigned(31 DOWNTO 0) := (OTHERS => '0'); -- Presented in Hz
--
SIGNAL clk_prescaler1 : unsigned(31 DOWNTO 0) := (OTHERS => '0'); -- Presented in Cycles (Relative To The Input Clk.)
SIGNAL clk_prescaler1_halved : unsigned(31 DOWNTO 0) := (OTHERS => '0');
--
BEGIN
clk_en_gen : PROCESS (clk_in1)
BEGIN
IF (clk_en_en = '1') THEN
IF (rising_edge(clk_in1)) THEN
clk_en_cntr1 <= clk_en_cntr1 + 1;
IF ((clk_en_cntr1 + 1) = clk_prescaler1_halved) THEN -- a Register's (F/F) Output Only Updates Upon a Clock-Edge : That's Why This Comparison Is Done This Way !
clk_1_buffer <= NOT clk_1_buffer;
clk_1 <= clk_1_buffer;
clk_en_cntr1 <= (OTHERS => '0');
END IF;
END IF;
ELSIF (clk_en_en = '0') THEN
clk_1_buffer <= '0';
clk_1 <= clk_1_buffer;
clk_en_cntr1 <= (OTHERS => '0'); -- Clear Counter 'clk_en_cntr1'
END IF;
END PROCESS;
update_clk_prescalers : PROCESS (clk_in1_freq, clk_1_freq)
BEGIN
clk_prescaler1 <= (OTHERS => '0');
clk_prescaler1_halved <= (OTHERS => '0');
clk_en_en <= '0';
IF ((clk_in1_freq > 0) AND (clk_1_freq > 0)) THEN
clk_prescaler1 <= (clk_in1_freq / clk_1_freq); -- a Register's (F/F) Output Only Updates Upon a Clock-Edge : That's Why This Assignment Is Done This Way !
clk_prescaler1_halved <= ((clk_in1_freq / clk_1_freq) / 2); -- (Same Thing Here)
IF (((clk_in1_freq / clk_1_freq) / 2) > 0) THEN -- (Same Thing Here, Too)
clk_en_en <= '1';
END IF;
ELSE
NULL;
END IF;
END PROCESS;
clk_1_freq <= clk_1_freq_generic;
clk_in1_freq <= clk_in1_freq_generic;
END ARCHITECTURE Test123_Arch;