ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Напряжение ядра и напряжение вводавывода из "Проектирование на ПЛИС архитектура, средства и методы " Вывод синхронизации микросхемы может быть подключен к дереву синхронизации. Однако, как правило, этот вывод подключают не напрямую к дереву синхронизации, а к входу устройства (или блока) управления синхронизацией, называемого диспетчером синхронизации, который генерирует дочерние тактовые сигналы (Рис. 4.16). [c.82] Дочерние тактовые сигналы могут использоваться для управления внутренними деревьями (доменами) синхронизации или для выдачи сигналов на внешние выводы микросхемы, которые, в свою очередь, можно использовать для синхронизации других устройств, расположенных на печатной плате. Каждое семейство микросхем ПЛИС располагает собственным типом диспетчера синхронизации, и в одном устройстве могут находиться множество модулей диспетчера синхронизации. Различные диспетчеры синхронизации могут поддерживать все или только некоторые из следующих свойств. [c.82] Устранение флуктуаций. Для упрощения примера допустим, что сигнал синхронизации имеет частоту 1 МГц. На практике, конечно же, эта частота во много-много раз выше. В идеальном случае каждый фронт тактового сигнала от внешней системы синхронизации приходит ровно через одну миллионную долю секунды после предьщущего. Однако в реальной жизни фронт импульса может прийти немного раньше или немного позже. [c.83] Для визуализации этого эффекта, называемого флуктуацией, изобразим фронты импульсов один под другим, чтобы получить их суперпозицию в результате может получиться смазанный тактовый сигнал (Рис. 4.17). [c.83] Диспетчер синхронизации ПЛИС может использоваться для обнаружения и коррекции подобных флуктуаций и обеспечивать очистку дочерних тактовых сигналов для их использования внутри устройства (Рис. 4.18). [c.83] Частотный синтез. Может случиться так, что частота тактового сигнала, поступающего на ПЛИС от внешнего источника синхронизации, не соответствует частоте, необходимой для решения поставленных задач. В этом случае диспетчер синхронизации может генерировать дочерние тактовые сигналы, частота которых является производной величиной от исходного сигнала и получается путем его деления или умножения. [c.83] В качестве простого примера рассмотрим три дочерних тактовых сигнала первый с частотой, эквивалентной исходной частоте тактового сигнала, второй с частотой, равной частоте исходной последовательности умноженной на два, и третий с частотой, равной половине частоты исходного сигнала (Рис. 4.19). [c.84] И еще раз повторюсь, что на Рис. 4.19 представлен очень простой пример. На практике ПЛИС могут синтезировать все типы внутренних тактовых сигналов, например четыре пятых от частоты первоначальной последовательности тактового сигнала. [c.84] Фазовый сдвиг. Некоторые изделия требуют использования тактовых сигналов, фаза в которых сдвинута (задержана) относительно друг друга. Некоторые диспетчеры синхронизации позволяют выбирать общие фиксированные значения фазовых сдвигов, например 120 и 240 для трехфазной системы синхронизации или 90 , 180 и 270 для четырёхфазной системе синхронизации. Другие диспетчеры позволяют конфигурировать точное значение фазового сдвига по требованию пользователя для каждого дочернего тактового сигнала. [c.84] Предположим, что мы получаем четыре внутренних тактовых сигнала из главной последовательности тактовых сигналов, где первый находится в фазе с исходным сигналом, второй сдвинут по фазе на 90 , третий на 180 и т. д. (Рис. 4.20). [c.84] Автокоррекция сдвига фаз. В целях упрощения предположим, что речь идет о дочерних тактовых сигналах, сформированных на той же частоте и с той же фазой, что и главный тактовый сигнал, приходящий на вход ПЛИС. Однако диспетчер синхронизации, по определению, будет добавлять к сигналам некоторую задержку Кроме того, еще большие задержки добавляют логические вентили и внутренние соединения, используемые в распределении тактовых сигналов. Итак, если не предпринять корректирующих мер, дочерние тактовые сигналы будут отставать от входных тактовых сигналов на некоторую величину Напомню, что разница между фазами двух сигналов называется фазовым сдвигом. [c.84] В зависимости от того, как главные и дочерние тактовые сигналы используются ПЛИС и остальными элементами печатной платы, сдвиг фаз может стать причиной различных проблем. Поэтому диспетчер синхронизации может содержать специальный вход для подачи на него дочернего тактового сигнала. В этом случае диспетчер синхронизации сравнивает два сигнала и точно добавляет определенную задержку к дочерним сигналам, достаточную для выравнивания их с исходным тактовым сигналом (Рис. 4.21). [c.85] Таким способом будет очищен только первичный, т. е. с нулевым фазовым сдвигом, дочерний сигнал, а все другие дочерние сигналы будут фазированы уже относительно этого сигнала. [c.85] Современные ПЛИС могут содержать 1000 и более выводов, которые располагаются по всему корпусу микросхемы. Аналогично они подходят к кристаллу внутри корпуса микросхемы. Внутрь корпуса кристалл устанавливают в перевернутом виде. Это позволяет подсоединять общий провод, проводники питания, синхронизации и сигналов ввода/вывода к любой точке на его поверхности. Однако в рамках наших рассуждений, предположим, что все выводы на кристалле расположены по его контуру, как и было на самом деле много лет назад. [c.85] Проблема в том, что существует большое разнообразие стандартов, и было бы трудно создавать специальные ПЛИС для поддержки каждого варианта. По этой причине ввод/вывод общего назначения ПЛИС может быть сконфигурирован для приема и передачи сигналов, соответствующих любому стандарту Эти сигналы ввода/вывода разделяются на несколько банков. Будем полагать, что существует восемь банков, пронумерованных от О до 7 (Рис. 4.22). [c.86] Интересно, что каждый банк может быть индивидуально сконфигурирован для поддержки определенных стандартов ввода/вывода. Таким образом, мало того, что ПЛИС имеет возможность работать с устройствами, используя многочисленные стандарты ввода/вывода, эти микросхемы могут служить интерфейсом между различными стандартами ввода/вывода, а также осуществлять связь между различными протоколами, которые могут основываться на частных электрических стандартах. [c.86] Сигналы в современных печатных платах часто обладают быстрым временем переключения. Имеется в виду время, которое необходимо сигналу для переключения с одного логического уровня на другой. Чтобы предотвратить отражение сигналов, приводящее к возникновению пульсаций, к выводам микросхемы, т. е. к входу или выходу, необходимо подключить соответствующие согласующие резисторы, т. е. терминаторы. [c.86] Вернуться к основной статье