智多晶PLL IP动态相位调整应用指南

时间： 2024-04-11 来源：智多晶微信公众号

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在FPGA中，动态相位调整（DPA）主要实现LVDS接口接收时对时钟和数据通道的相位补偿，以达到正确接收的目的。在LVDS输入接收时，随着单线传输速率不断接近于1 Gb/s，使每位所占的时间窗不断减小，导致采样时钟对信号线的采样点很难在其有效区间进行准确采样；再加上传输路径的不同，各数据线和采样时钟到达接收端的延迟时间不能保证完全一致，从而带来了各信号线之间的位偏移(Bit Skew)和字偏移(Word Skew)，如下图所示。

位偏移为采样时钟沿不在各数据窗口的中心位置采样，可能会导致数据采样保持时间不够长，易使bit位发生瞬间突变，从而导致接收的数据不稳定；字偏移是指采样接收后的各数据信号之间不同步，使得同时在发送端发送的数据在接收端却不能同一时刻被采样，导致接收的数据无效。因此我们可能需要将时钟的相位做出调整，使得时钟能稳定的采集到输入的数据。工作的核心就是锁相环PLL的相位调整功能，产生时钟的不同相位，接着看哪些相位能正确地采集到输入数据，然后取窗口中间的一个时钟相位，作为正常工作时的采样时钟。这样接口上具有最大的时序裕量，从而保证链路的可靠性。

智多晶的PLL IP支持动态相位调整功能。在IP Creator中例化PLL的IP时，打开动态相位调整功能，即可开启PLL输出时钟的相位动态调整。

IP例化示例如图所示

在勾选了动态相位之后，IP会开启动态相位调整对应的信号接口。其中PHASESEL[1:0]可选择做动态相位调整的输出端口，“00”选择CLKOP通道，“01”选择CLKOS通道，“10”选择CLKOS2通道，“11”选择CLKOS3通道；PHASEDIR选择相位调整方向，“1”表示相位做正向调整，“0”表示相位做负向调整；PHASESTEP为动态相位调整的触发信号，每一个脉冲实现一次相位调整。

动态相位调整的实现代码如下所示

通过按键切换动态相位调整的方向

使用按键触发生成动态调整的脉冲信号，每一次按键，完成一次相位调整

下图程序中，CH_SEL为相位调整的时钟通道选择，例程中设置为“01”，即实现动态相位调整的通道为CLKOS

在测试中，选择将CLKOP通道输出的时钟作为参考信号，与CLKOS信号做对比。分别选择了0次相位调整、18次相位调整、36次相位调整和54次相位调整，其测试结果如下图所示。实测60调整实现相位360°偏移。

图1 初始相位

图2 18次相位调整

图3 36次相位调整

图4 54次相位调整

如有客户朋友需要获取源码，请联系智多晶的市场销售人员。

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