FPGA - 全局时钟资源

        全局时钟资源是指FPGA内部为实现系统时钟到达FPGA内部各 CLB、IOB,以及BSRAM(Block Select RAM,选择性BRAM)等基本逻辑单元的延时和抖动最小化,采用全铜层工艺设计和实现的专用缓冲与驱动结构。

        由于全局时钟资源的布线采用了专门的结构,比一般布线资源具有更高的性能,因此主要用于FPGA中的时钟信号布局布线。也正因为全局时钟资源的特定结构和优异性能,FPGA内的全局时钟资源数量十分有限

        全局时钟资源是一种布线资源,且这种布线资源在FPGA内的物理位置是固定的如果设计不使用这些资源的话,也不能增加整个设计的布线效率,因此,全局时钟资源在FPGA设计中使用得十分普遍。全局时钟资源有多种使用形式,用户可以通过语言模板查看全局时钟资源的各种原语。下面介绍几种典型的全局时钟资源示意图及使用方法。

1. IBUFG和IBUFGS

        IBUFG是与时钟输入引脚相连接的首级全局缓冲IBUFGSIBUFG差分输入形式,如图所示。

        IBUFGIBUFGS的输入引脚必须直接与FPGA引脚相连,每个IBUFG和IBUFGS的输入引脚位置在FPGA中都是固定的。换句话说,只要是从芯片全局时钟引脚输入的信号,无论该信号是否为时钟信号,均必须由IBUFG或IBUFGS引脚输出,这是由FPGA内部的硬件结构决定的。还需注意的是,仅采用IBUFG或IBUFGS的时钟输出,并占用全局时钟布线资源,只有当IBUFG或IBUFGS与BUFG组合起来使用时才会占用全局时钟资源 。

2. BUFG、BUFGCE和BUFGMUX

        BUFG全局时钟缓冲器BUFGCEBUFG带时钟使能端的形式, BUFGMUX具有选择输入端的BUFG形式,如图所示。

        BUFG有两种使用方式与IBUFG组合成BUFGCE,以及BUFG的输入引 脚连接内部逻辑信号、输出引脚连接全局时钟布线资源

        因此,只要使用了BUFG,就表示使用了FPGA内的全局时钟资源。

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