【FPGA】高云FPGA之IP核的使用-＞PLL锁相环

news2025/2/4 10:36:34

FPGA开发流程

- 1、设计定义
- 2、设计输入
- 3、分析和综合
- 4、功能仿真
- 5、布局布线
- 6、时序仿真
- 7、IO分配以及配置文件（bit流文件）的生成
- 8、配置（烧录）FPGA
- 9、在线调试

1、设计定义

使用高云内置IP核实现多路不同时钟输出
输入时钟50M由晶振提供

软件开发环境高云V1.99版本
硬件开发环境采用小梅哥ACG525(主芯片GW5A-LV25-UG324C2)
在这里插入图片描述

2、设计输入

创建好工程后我们点击IP核配置，然后搜索PLL，这里我们可以使用的模块是PLL_ADV
在这里插入图片描述

配置我们的输入时钟以及IP核心文件名字以及模块名字
在这里插入图片描述
然后依次在上方tab栏中设置需要输出的时钟频率

最后点击计算然后点击OK

添加到工程，然后在我们的顶层文件中实例化我们的IP核并连接输入输出信号

module clock_test(
    input clk_in_50m,
    output clk_out_10m,
    output clk_out_25m,
    output clk_out_75m,
    output clk_out_100m
);


myclock myclock_test(
        .clkout0(clk_out_10m), //output clkout0
        .clkout1(clk_out_25m), //output clkout1
        .clkout2(clk_out_75m), //output clkout2
        .clkout3(clk_out_100m), //output clkout3
        .clkin(clk_in_50m) //input clkin
    );

endmodule

3、分析和综合

当逻辑输入设计完成后需要对其进行验证，该部分由软件部分进行验证，如果逻辑输入有问题需要检查语法错误或则重新设计设计输入

在这里插入图片描述

4、功能仿真

当分析和综合通过后应该进行功能性验证，针对项目设计定义的功能使用设计的逻辑输入验证其功能能否实现，一般的做法都是通过功能仿真的方式进行验证，比如软件逻辑分析仪，modelsim、vivado等软件自带的仿真工具进行仿真验证

功能仿真也称为行为仿真，主旨在于验证电路的功能是否符合设计要求，其特点是不考虑电路门延迟与线延迟，主要是验证电路与理想情况是否一致。也可以叫做RTL仿真(test bench)

首先编写我们的仿真时序文件

`timescale 1ns / 1ps

module clock_test_tb();

reg sys_clk;
wire clk_out_10;
wire clk_out_25;
wire clk_out_75;
wire clk_out_100;

// 对pll_test_ds进行例化操作
clock_test Myclock(
        .clk_in_50m(sys_clk),           // 模拟50MHZ
        .clk_out_10m(clk_out_10),       // 模拟输出10MHZ
        .clk_out_25m(clk_out_25),       // 模拟输出25MHZ
        .clk_out_75m(clk_out_75),       // 模拟输出75MHZ
        .clk_out_100m(clk_out_100)      // 模拟输出100MHZ
    );

initial begin  
    sys_clk = 1'b0;   // 初始化
end

always #10 sys_clk = ~sys_clk;//10ns之后将时钟进行翻转(即说明20ns为一个周期) 1/20ns = 1/2*10^(-8) =  5*10^7 = 50MHz 产生50MHz的时钟

endmodule

创建我们的modsim文件进行时序查看，这里需要注意我们需要吧IP核生成的文件也添加进仿真工程编译
在这里插入图片描述

库这边需要选择安装时编译的高云库
在这里插入图片描述
然后我们查看波形

可以看到波形满足我们时序要求跟我们设定的频率在运行；

5、布局布线

当我们的IO可以开始分配了我们首先需要分配IO，如果当前还没到IO分配的时候我们可以将IO分配放在最后，当IO分配完成后我们就可以通过软件进行布局布线，在芯片内部生成芯片电路

在这里插入图片描述

6、时序仿真

时序仿真也称为布局布线后仿真，是指电路已经映射到特定的工艺环境以后，综合考虑电路的路径延迟与门延迟的影响，验证电路能否在一定时序条件下满足设计构想的过程，能较好地反映芯片的实际工作情况，当时序仿真不通过的时候可能还会设计到时序约束的一个过程（在比较复杂的设计中也需要用到）；这个在上一个步骤（功能仿真中）我们已经完成了时序仿真的波形查看

7、IO分配以及配置文件（bit流文件）的生成

如果在布局布线时未进行IO分配在该步骤进行IO分配并生成BIT流文件，这里我们直接查看小梅哥给出的excel文档，填写我们需要输出的时钟引脚；
在这里插入图片描述

//Copyright (C)2014-2023 Gowin Semiconductor Corporation.
//All rights reserved. 
//File Title: Physical Constraints file
//Tool Version: V1.9.9 (64-bit)
//Part Number: GW5A-LV25UG324C2/I1
//Device: GW5A-25
//Device Version: A
//Created Time: Fri 02 02 09:37:52 2024

IO_LOC "clk_out_100m" C17;
IO_PORT "clk_out_100m" PULL_MODE=NONE DRIVE=8 BANK_VCCIO=3.3;
IO_LOC "clk_out_75m" G14;
IO_PORT "clk_out_75m" PULL_MODE=NONE DRIVE=8 BANK_VCCIO=3.3;
IO_LOC "clk_out_25m" F14;
IO_PORT "clk_out_25m" PULL_MODE=NONE DRIVE=8 BANK_VCCIO=3.3;
IO_LOC "clk_out_10m" C18;
IO_PORT "clk_out_10m" PULL_MODE=NONE DRIVE=8 BANK_VCCIO=3.3;
IO_LOC "clk_in_50m" T9;
IO_PORT "clk_in_50m" PULL_MODE=NONE BANK_VCCIO=3.3;