LVDS系列11：Xilinx Ultrascale系可编程输入延迟(一)

Ultrascale系列的可编程输入延迟组件原语为IDELAYE3，IDELAYE3可以用于延迟除时钟外的任何输入信号，然后将其转发到fpga内部逻辑或是寄存到寄存器。IDELAY无法直接布线到全局时钟缓存，若想延迟时钟请使用MMCM和PLL生成时钟并使用其相移功能进行延迟。
7系列和Ultrascale系列的IDELAY原语架构与实现方式相差较大，7系列的IDELAYE2有32个抽头延迟线，IDELAYE3有512个抽头延迟线，每个抽头的分辨率如下：
Ultrascale系列，抽头分辨率为2.5ps~15ps：

Ultrascale+系列，抽头分辨率为2.1ps~12ps：

7系列的抽头分辨率如下图所示，抽头分辨率可以计算出一个值而不是一个范围：

按照IDELAYCTRL的参考时钟频率可以准确计算获取到，如200M参考时钟抽头分辨率为78ps，Ultrascale系列相对于7系列架构大改，体现便是U/U+系列的抽头增加到512个，同时每个抽头的分辨率就无法像7系列那样能得到一个准确的值，是一个波动的范围值，抽头分辨率随着工艺温度电压的变化而变化。
每个单独的抽头都未经校准，但是IDELAYCTRL组件中提供了用于校准延迟线的逻辑。
IDELAYE3有两种模式COUNT和TIME模式：
COUNT模式：
不使用IDELAYCTRL组件，延迟线使用时不会校准，没有电压温度补偿；
延迟线仅用于抽头计数，无法对延时的时间计数，因为该模式下抽头精度无法确定；
TIME模式：
必须使用IDELAYCTRL组件；
延时线使用时会按照请求的延时时间校准，进行电压温度补偿以确保延时值不变；
IDELAYE3和IDELAYCTRL两个组件的参考时钟频率必须匹配；

 IDELAYCTRL组件：
IDELAYCTRL框图：

IDELAYCTRL例化模板：
IDELAYCTRL #(
.SIM_DEVICE(“ULTRASCALE”) // Must be set to “ULTRASCALE”
)
IDELAYCTRL_inst (
.RDY(RDY), // 1-bit output: Ready output
.REFCLK(REFCLK), // 1-bit input: Reference clock input
.RST(RST) // 1-bit input: Active high reset input. Asynchronous assert, synchronous deassert to
// REFCLK.
);
例化模板与7系列一致，且端口基本也相同；
如果使用了IDELAYE3或ODELAYE3的TIME模式，就必须例化IDELAYCTRL组件，如果使用COUNT模式，就不使用IDELAYCTRL组件；
IDELAYCTRL组件每个bank存在8个，每个半字节有1个，组件将在其区域内将TIME模式下配置的各个延迟线校准到其设定值，以补偿工艺、电压、温度（PVT）带来的影响。

REFCLK：参考时钟，使用时参考时钟与其联合使用的IDELAYE3和ODELAYE3设置相同值；
Ultrascale器件参考时钟，范围为200~800MHZ：

Ultrascale+器件参考时钟，范围为300~800MHZ：
在使用时固定使用例化模板默认的300M即可；
RST：高有效异步复位；
RDY：就绪信号高有效，拉高表示受控的IDELAYE3或ODELAYE3原语已经校准；

 IDELAYE3组件：
IDELAYE3框图：

IDELAYE3例化模板：
IDELAYE3 #(
.CASCADE(“NONE”), // Cascade setting (MASTER, NONE, SLAVE_END, SLAVE_MIDDLE)
.DELAY_FORMAT(“TIME”), // Units of the DELAY_VALUE (COUNT, TIME)
.DELAY_SRC(“IDATAIN”), // Delay input (DATAIN, IDATAIN)
.DELAY_TYPE(“FIXED”), // Set the type of tap delay line (FIXED, VARIABLE, VAR_LOAD)
.DELAY_VALUE(0), // Input delay value setting
.IS_CLK_INVERTED(1’b0), // Optional inversion for CLK
.IS_RST_INVERTED(1’b0), // Optional inversion for RST
.REFCLK_FREQUENCY(300.0), // IDELAYCTRL clock input frequency in MHz (200.0-2667.0)
.SIM_DEVICE(“ULTRASCALE”), // Set the device version (ULTRASCALE)
.UPDATE_MODE(“ASYNC”) // Determines when updates to the delay will take effect (ASYNC, MANUAL, SYNC)
)
IDELAYE3_inst (
.CASC_OUT(CASC_OUT), // 1-bit output: Cascade delay output to ODELAY input cascade
.CNTVALUEOUT(CNTVALUEOUT), // 9-bit output: Counter value output
.DATAOUT(DATAOUT), // 1-bit output: Delayed data output
.CASC_IN(CASC_IN), // 1-bit input: Cascade delay input from slave ODELAY CASCADE_OUT
.CASC_RETURN(CASC_RETURN), // 1-bit input: Cascade delay returning from slave ODELAY DATAOUT
.CE(CE), // 1-bit input: Active high enable increment/decrement input
.CLK(CLK), // 1-bit input: Clock input
.CNTVALUEIN(CNTVALUEIN), // 9-bit input: Counter value input
.DATAIN(DATAIN), // 1-bit input: Data input from the logic
.EN_VTC(EN_VTC), // 1-bit input: Keep delay constant over VT
.IDATAIN(IDATAIN), // 1-bit input: Data input from the IOBUF
.INC(INC), // 1-bit input: Increment / Decrement tap delay input
.LOAD(LOAD), // 1-bit input: Load DELAY_VALUE input
.RST(RST) // 1-bit input: Asynchronous Reset to the DELAY_VALUE
);

IDELAYE3端口：

CASC_RETURN：级联使用端口，连接到ODELAYE3 DATAOUT端口，从ODELAYE3返回的输入级联延迟；
CASC_IN：级联使用端口，连接到ODELAYE3 CASC_OUT端口，当IDELAYE3在级联链条中用作ODELAYE3的从属输入级联延迟时，使用该端口；
CASC_OUT：级联使用端口，连接到ODELAYE3 CASC_IN端口，当IDELAYE3在级联链条中用作ODELAYE3的主级联时，使用该端口；

CE：延迟寄存器时钟使能，使用方法与7系的CE端口相同；
CLK：控制端口的时钟，用于对LOAD、CE、INC端口进行采样的时钟，时钟需由全局时钟缓存提供，原语的控制输入端口与该时钟同步；

INC：和7系INC信号使用方法相同，和CE搭配控制延迟递增递减，仅当原语处于VARIAVLE和VAR_LOAD模式时才可用。CE=1&INC=1时递增，CE=1&INC=0时递减，CE=0时延迟不会变化，使用时使能一个周期即可；
IDELAYE3的抽头同样具有环绕操作，当抽头数到511时递增将抽头数变到0，当抽头数到0时递减将抽头数变到511；

LOAD：与7系中的load信号作用相同，用于将cntvaluein端口的新抽头值加载到原语中；

CNTVALUEIN：供加载的新抽头值，范围0~511，且每次更改时，更改范围不要超过8，否则可能造成信号出问题；
CNTVALUEOUT：显示当前延迟状态的抽头值；

DATAIN：FPGA内部逻辑的输入；
IDATAIN：来自IOB的输入，当使用DATAIN作为输入数据时，如果无法找到一个有效的IDATAIN输入，那就将IDATAIN管脚悬空；
DATAOUT：IDELAYE3原语延迟的信号输出；

RST：异步高有效复位；
EN_VTC：电压温度补偿开启的使用信号，COUNT模式下不能使用，必须保持为0，TIME模式下需要使用，在延迟工作时要启用温度电压补偿，在修改抽头值时需要关闭温度电压补偿，修改完后启用；

参数部分待下一节讲解；
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