【Xilinx】常用的全局时钟资源相关Xilinx器件原语

1 概述

常用的与全局时钟资源相关的Xilinx器件原语包括：

IBUFG
IBUFGDS、OBUFGDS 和 IBUFDS、OBUFDS
BUFG
BUFGP
BUFGCE
BUFGMUX
BUFGDLL
IBUFDS_GTXE1
IBUFDS_GTE2
IBUFDS_GTE3
OBUFDS_GTE3
IBUFDS_GTE4
OBUFDS_GTE4
DCM

刚开始看到这写源语，免不了好奇这些源语对应的是哪些器件和官方文档?

6系列 7系列和ultrascale系列有什么区别？

如何正确的使用时钟网络？

2 源语简要说明

IBUFG

Single-ended Input Global Clock Buffer

即输入全局缓冲，是与专用全局时钟输入管脚相连接的首级全局缓冲。所有从全局时钟管脚输入的信号必须经过IBUF元，否则在布局布线时会报错。 IBUFG支持AGP、CTT、GTL、GTLP、HSTL、LVCMOS、LVDCI、LVDS、LVPECL、LVTTL、PCI、PCIX和 SSTL等多种格式的IO标准。

IBUFGDS、OBUFGDS

IBUFGDS是专用差分信号输入缓冲器

OBUFGDS是专用差分信号输出缓冲器

对比 IBUFDS、OBUFDS，IBUFGDS、OBUFGDS是对应差分时钟信号

IBUFDS、OBUFDS是差分信号的输入输出全局缓冲

BUFG

全局缓冲，它的输入是IBUFG的输出，BUFG的输出到达FPGA内部的IOB、CLB、选择性块RAM的时钟延迟和抖动最小。

BUFGP

BUFGP相当于IBUG加上BUFG。

BUFGCE

Global Clock Buffer w/ Enable：带有时钟使能端的全局缓冲。它有一个输入I、一个使能端CE和一个输出端O。只有当BUFGCE的使能端CE有效(高电平)时，BUFGCE才有输出。 (带有时钟使能端的BUFG)

BUFGMUX

BUFGMUX是全局时钟选择缓冲，它有I0和I1两个输入，一个控制端S，一个输出端O。当S为低电平时输出时钟为I0，反之为I1。需要指出的是BUFGMUX的应用十分灵活，I0和I1两个输入时钟甚至可以为异步关系。

BUFGDLL

是全局缓冲延迟锁相环，相当于BUFG与DLL的结合。BUFGDLL在早期设计中经常使用，用以完成全局时钟的同步和驱动等功能。随着数字时钟管理单元(DCM)的日益完善，目前BUFGDLL的应用已经逐渐被DCM所取代。

IBUFDS GTXE、GTE1/2/3/4

IBUFDS： reference clock input 6 series GTP FPGAs

IBUFDS_GTXE1： reference clock input 6 series GTX FPGAs

IBUFDS_GTE2： reference clock input 7 series GTP/GTX/GTH FPGAs

IBUFDS_GTE3： reference clock input UltraScale GTH FPGAs

OBUFDS_GTE3： reference clock output UltraScale GTH FPGAs

IBUFDS_GTE4： reference clock input UltraScale+ GTY FPGAs

OBUFDS_GTE4： reference clock output UltraScale+ GTY FPGAs

DCM

数字时钟管理单元，主要完成时钟的同步、移相、分频、倍频和去抖动等。DCM与全局时钟有着密不可分的联系，为了达到最小的延迟和抖动，几乎所有的DCM应用都要使用全局缓冲资源。DCM可以用Xilinx ISE软件中的Architecture Wizard直接生成。

3 器件和GT的速度

Spartan 6™ GTP (3.2Gb/s)：功耗和成本优化的收发器，适用于成本敏感型应用

7 系列 GTP (6.6Gb/s)：针对消费类和传统串行标准的功耗优化收发器

UltraScale+ GTH (16.3Gb/s)：低功耗和高性能，适合最坚固的背板

UltraScale+ GTY (32.75Gb/s)：为最快的光学和背板应用提供最大 NRZ 性能；适用于芯片到芯片、芯片到光学器件和 28G 背板的 33G 收发器

UltraScale™ GTH (16.3Gb/s)：低功耗和高性能，适合最坚固的背板

UltraScale GTY (30.5Gb/s)：光学和背板应用的高性能；适用于芯片到芯片、芯片到光学器件和 28G 背板的 30G 收发器

4 源语对应的器件和官方文档资料

Spartan-6 FPGA GTP Transceivers User Guide (UG386)：AMD Adaptive Computing Documentation Portal

参考时钟在软件中使用IBUFDS原语实例化。控制参考时钟的端口和属性没有绑定到每个IBUFDS，而是映射到GTPA1_DUAL

Virtex-6 FPGA GTX Transceivers User Guide (UG366)：AMD Adaptive Computing Documentation Portal

参考时钟在软件中使用IBUFDS_GTXE1软件原语实例化。控制参考时钟输入的端口和属性绑定到IBUFDS_GTXE1软件原语。

7 Series FPGAsGTP Transceivers（UG482）：AMD Adaptive Computing Documentation Portal

7 Series FPGAs GTX/GTH Transceivers User Guide (UG476):AMD Adaptive Computing Documentation Portal

参考时钟在软件中使用IBUFDS_GTE2软件原语实例化。控制参考时钟输入的端口和属性绑定到IBUFDS_GTE2软件原语。

UltraScale 架构 GTH 收发器用户指南 ( UG576 ) ：AMD Adaptive Computing Documentation Portal

参考时钟输入模式结构如图2-1所示。输入在内部终止，每条腿上的4/5 MGTAVCC用于UltraScale fpga，完整的MGTAVCC用于UltraScale+ fpga。参考时钟在软件中实例化，在UltraScale fpga中使用ibufds_gte3软件原语，在UltraScale+ fpga中使用IBUFDS_GTE4软件原语。控制参考时钟输入的端口和属性绑定到ibufds_gte3 /4软件原语。