【FPGA综合设计】确定FPGA的专用时钟输入脚与PLL对应关系

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FPGA中有若干个锁相环PLL，这些锁相环能够对外部输入的时钟信号进行分频倍频，以得到比输入参考时钟信号更高或更低、相位相关的一些新的时钟信号。在上一文中讨论了使PLL时钟通过专用的IO输出的一些问题。这里再来总结一下PLL的输入时钟的问题。


还是以Cyclone IV E这个最典型的系列进行说明。


Cyclone IV E系列的器件有2个或4个片上PLL，EP4CE6和EP4CE10有2个PLL，其他型号均有4个PLL。


做过基于Cyclone IV E系列器件应用的应该都知道，PLL的参考时钟只能由专用的时钟输入脚输入，一般在原理图上标记为：CLKx，DIFFCLK_xn/p如下图所示。这些脚如果不用做时钟输入，要么接地，要么可以当做输入IO来用（不能用作输出）。但是，具体哪个CLK脚对应接到哪个PLL上呢？还是说任意一个CLK脚都能接到任意一个PLL上呢。

可能不做硬件板卡设计的人，很难会考虑这些问题，即使设计硬件板卡的人，也不一定会去考虑这个问题，反正对着一些常见的开发板的原理图一抄就OK了。


事实上，每个PLL都对应了一组“嫡系”的CLK引脚，所谓“嫡系”就是说这些脚就是专门设计了可以作为这个PLL的参考时钟输入脚。而另外一些CLK脚，有一部分虽然也能作为该PLL的参考时钟输入脚，但是其能提供的时钟的质量却不如该PLL“嫡系”的CLK脚，再还有一些CLK脚就是无法驱动该PLL了。具体怎么对应呢？下面一张图可以说诠释的很完美了。点击图片可以查看高清大图

CLK[3..1]嫡系连接PLL1，也可作为PLL3的参考时钟，不过不像嫡系CLK那样有很完善的补偿措施
CLK[7..4]嫡系连接PLL2，也可作为PLL4的参考时钟，不过不像嫡系CLK那样有很完善的补偿措施
CLK[11..8]嫡系连接PLL3，也可作为PLL2的参考时钟，不过不像嫡系CLK那样有很完善的补偿措施
CLK[15..12]嫡系连接PLL4，也可作为PLL1的参考时钟，不过不像嫡系CLK那样有很完善的补偿措施


能作为PLL参考时钟的只有标位CLK脚的信号，其他信号如普通IO、PLL的输出时钟等都无法连接到PLL的参考时钟输入端。


通过上述分析可以知道，如果要想最高性能的使用片上的4个PLL，需要4个外部时钟源，分别接在CLK[3..1]、CLK[7..4]、CLK[11..8]、CLK[15..12]这4组中的任意一个信号上。