如何使用AXI4接口对PLL/MMCM输出时钟的频率和相位进行动态重配置

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xilinx的7系列FPGA中，提供有高性能的时钟管理单元（CMT），每个CMT中都包含有一个PLL和MMCM。PLL和MMCM是实际存在的硬件电路，用以对输入时钟的负面变化，如抖动、频率变化、相位偏移、占空比失真等进行处理。用户可以通过配置clocking wizard核来控制PLL/MMCM电路，以使其基于输入时钟产生在频率、相位、占空比等方面符合要求的新时钟。clocking wizard核的配置方式有两种，一种是最直观的GUI界面配置，另一种则是本帖要讲的动态重配置

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PLL/MMCM的动态重配置需要在GUI界面中勾选Dynamic Reconfig选项，然而该选项只能对时钟频率进行配置，用户如果想要配置相位和占空比，还需要勾选Phase Duty Cycle Config或者Dynamic Phase Shift。勾选Dynamic Phase Shift的情况下，IP核会多出四个引脚，功能如下：

引脚	功能
psclk	用于相移控制信号的驱动时钟
psen	控制相位偏移的使能信号，一个psen高脉冲，输出相位偏移1/56个VCO周期
psincdec	用于相位正负偏移的信号，1表示正向偏移，0表示负向偏移
psdone	相位偏移完成标志信号

使用该方式配置PLL相位相较复杂，用户需要提供参考时钟以及对应脉冲信号，因此，这里更推荐Phase Duty Cycle Config的方式。
在勾选了Dynamic Reconfig和Phase Duty Cycle Config之后，便可以通过对应的接口配置相关寄存器，接口通常选用AXI4-Lite。配置频率、相位、占空比的相关寄存器如下：

寄存器名	寄存器地址	功能
Software Reset Register (SRR)	C_BASEADDR+0X00	写入0x0000_000A可复位PLL/MMCM
Status Register (SR)	C_BASEADDR+0X04	Locked信号，Bit[0] = locked，值为1时代表输出时钟稳定
Clock Configuration Register 0	C_BASEADDR+0X200	反馈时钟分、倍频控制，value = 系数*1000 Bit[25:16] = CLKFBOUT_FRAC Multiply(仅MMCM才有，VCO的1/8小数倍频系数) Bit[15:8] = CLKFBOUT_MULT（VCO整数倍频系数） Bit[7:0] = DIVCLK_DIVIDE（VCO分频系数）
Clock Configuration Register 1	C_BASEADDR+0X204	反馈时钟相位控制，value = 相位*1000 Bit[31:0] = CLKFBOUT_PHASE
Clock Configuration Register 2	C_BASEADDR+0X208	CLKOUT0分频系数，value = 分频系数*1000 Bit[7:0] = CLKOUT0_DIVIDE Bit[17:8] = CLKOUT0_FRAC Divide(仅MMCM才有，CLKOUT0的1/8小数倍频系数)
Clock Configuration Register 3	C_BASEADDR+0X20C	CLKOUT0相位配置，value = 相位*1000 Bit[31:0] = CLKOUT0_PHASE
Clock Configuration Register 4	C_BASEADDR+0X210	CLKOUT0占空比配置，value = 占空比*1000 Bit[31:0] = CLKOUT0_DUTY
Clock Configuration Register 5	C_BASEADDR+0X214	CLKOUT1分频系数，不支持小数分频，value = 分频系数*1000 Bit[7:0] = CLKOUT1_DIVIDE
......	......	......
Clock Configuration Register 23	C_BASEADDR+0X25C	Bit[0] = LOAD, 置 1 加载配置寄存器的值到内部寄存器，并在下一周期置0 Bit[1] = SADDR, 写 0 将默认 GUI 中的参数加载到动态配置中；                         写 1 将配置寄存器参数加载到动态配置中

基于该表，用户在初始化Clk_Wiz后，只需要计算好所需的频率、相位、占空比对应的设置值，使用Xil_Out32函数配置对应寄存器即可。配置完成后再向Clock Configuration Register 23中写入0x3即可完成配置的加载，随后等待新时钟的生成。
示例代码如下：

[C#] 纯文本查看 复制代码

//输入时钟50M，输出30M、相移180°和25M、相移0°时钟
Xil_Out32(XPAR_CLK_WIZ_0_BASEADDR,0xA);//reset MMCM
Xil_Out32(XPAR_CLK_WIZ_0_BASEADDR + 0x200,0x1F41301);//VCO = 50*19.5/1=975 MHz
//32.5分频，180°，占空比50％
Xil_Out32(XPAR_CLK_WIZ_0_BASEADDR + 0x208,0x1F420);//CLKOUT0 DIVIDE,Bit[17:8] = CLKOUT0_FRAC,Bit[7:0] = CLKOUT0_DIVIDE
Xil_Out32(XPAR_CLK_WIZ_0_BASEADDR + 0x20C,0x2BF20);//CLKOUT0 phase,value = phase*1000
Xil_Out32(XPAR_CLK_WIZ_0_BASEADDR + 0x210,0xC350);//CLKOUT0 duty,value = duty*1000
//39分频，0°，占空比50％
Xil_Out32(XPAR_CLK_WIZ_0_BASEADDR + 0x214,0x27);//CLKOUT1 DIVIDE,Bit[17:8] = CLKOUT1_FRAC,Bit[7:0] = CLKOUT1_DIVIDE
Xil_Out32(XPAR_CLK_WIZ_0_BASEADDR + 0x218,0x00);//CLKOUT1 phase,value = phase*1000
Xil_Out32(XPAR_CLK_WIZ_0_BASEADDR + 0x21C,0xC350);//CLKOUT1 duty,value = duty*1000

//更新配置
Xil_Out32(XPAR_CLK_WIZ_0_BASEADDR + 0x25C,0x03);//updata configuration

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