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LVDS系列10：Xilinx 7系可编程输入延迟(三)

news 来源：原创 2025/4/29 6:49:00

这节继续讲解IDELAYE2和IDELAYCTRL的VARIABLE模式、VAR_LOAD模式和VAR_LOAD_PIPE模式的仿真测试；

 VARIABLE模式使用：
VARIABLE模式需要使用INC和CE端口控制抽头值的递增递减变化；
测试代码如下：
module top_7series_idelay(
input wire clk_ref_200m,
input wire clk_ref_300m,
input wire clk,
input wire rst,
input wire load_trg,
input wire idatain,
input wire datain,
output wire dout
);
wire idelayctrl_rdy;
wire [4:0] cntvalueout;
reg ce=0;
reg cinvctrl=0;
reg [4:0] cntvaluein=0;
reg inc=0;
reg ld=0;
reg ldpipeen=0;
reg regrst=0;

// idelayctrl -------------------------------------------------
IDELAYCTRL IDELAYCTRL_inst (
.RDY(idelayctrl_rdy), // 1-bit output: Ready output
.REFCLK(clk_ref_200m), // 1-bit input: Reference clock input
.RST(rst) // 1-bit input: Active high reset input
);

// idelaye2 -------------------------------------------------
always @(posedge clk) begin
if (rst) begin
inc <= 0;
ce <= 0;
end
else if (load_trg==1) begin
inc <= 1;
ce <= 1;
end
else begin
inc <= 0;
ce <= 0;
end
end

IDELAYE2 #(
.CINVCTRL_SEL(“FALSE”), // Enable dynamic clock inversion (FALSE, TRUE)
.DELAY_SRC(“IDATAIN”), // Delay input (IDATAIN, DATAIN)
.HIGH_PERFORMANCE_MODE(“FALSE”), // Reduced jitter (“TRUE”), Reduced power (“FALSE”)
.IDELAY_TYPE(“VARIABLE”), // FIXED, VARIABLE, VAR_LOAD, VAR_LOAD_PIPE
.IDELAY_VALUE(0), // Input delay tap setting (0-31)
.PIPE_SEL(“FALSE”), // Select pipelined mode, FALSE, TRUE
.REFCLK_FREQUENCY(200.0), // IDELAYCTRL clock input frequency in MHz (190.0-210.0, 290.0-310.0).
.SIGNAL_PATTERN(“DATA”) // DATA, CLOCK input signal
)
IDELAYE2_inst (
.CNTVALUEOUT(cntvalueout), // 5-bit output: Counter value output
.DATAOUT(dout), // 1-bit output: Delayed data output
.C(clk), // 1-bit input: Clock input
.CE(ce), // 1-bit input: Active high enable increment/decrement input
.CINVCTRL(cinvctrl), // 1-bit input: Dynamic clock inversion input
.CNTVALUEIN(cntvaluein), // 5-bit input: Counter value input
.DATAIN(datain), // 1-bit input: Internal delay data input
.IDATAIN(idatain), // 1-bit input: Data input from the I/O
.INC(inc), // 1-bit input: Increment / Decrement tap delay input
.LD(ld), // 1-bit input: Load IDELAY_VALUE input
.LDPIPEEN(ldpipeen), // 1-bit input: Enable PIPELINE register to load data input
.REGRST(regrst) // 1-bit input: Active-high reset tap-delay input
);
endmodule

将inc和ce设置为，当load_trg拉高一次，load_trg每隔100ns触发一次，就触发一个时钟周期的inc=1和ce=1，
在这里插入图片描述
可以看到上图，load_trg到来一次，cntvalueout实时抽头值就增加1，到31后，再次递增则就又回到了0，在这里插入图片描述
且从上图可以看到，抽头值为30时，延时时间也正确；

将inc和ce设置为，当load_trg拉高一次，就触发一个时钟周期的inc=0和ce=1，且将IDELAY_VALUE参数设置为20，
在这里插入图片描述
从上图可以看到，IDELAY_VALUE参数设置为20后，原语上电默认的抽头值为20，当每次loag_trg到来，抽头值递减，从20递减到0，当抽头值为0后，再一次递减则又回到31；

之前load_trg是间隔100ns拉高一个clk时钟周期，现在这次将load_trg一直保持为高，
在这里插入图片描述
可以看到，ce保持为1，inc保持0，cntvalueout每个clk时钟周期就变化一次，在这里插入图片描述
具体到上图中，抽头值显示在clk（100M）连续两个周期从8变到7的情况下，查看在抽头值8时延时为1.224ns，抽头值为7时延时为1.146，其中1.224=0.6ns+878ps，1.146=0.6ns+778ps，都符合抽头值对应的延时；在这里插入图片描述
且在该模式下，这里将ce拉高后触发ld拉高，可以看到，ld在VARIABLE模式下拉高后，将会把抽头值重置为IDELAY_VALUE设置的值，这里设置的值为20；

 VAR_LOAD模式使用：
VAR_LOAD模式使用LD、CNTVALUEIN端口控制抽头值，同时也可以使用INC和CE端口控制抽头值的递增递减变化；
在上一个模式的基础上，修改ld和cntvaluein的控制：
always @(posedge clk) begin
if (rst) begin
inc <= 0;
ce <= 0;
end
else if (load_trg==1) begin
inc <= 0;
ce <= 0;
end
else begin
inc <= 0;
ce <= 0;
end
end

always @(posedge clk) begin
if (rst) begin
ld <= 0;
cntvaluein <= 0;
end
else if (load_trg1) begin
ld <= 1;
cntvaluein <= cntvaluein + 1;
end
else begin
ld <= 0;
end
end
每个load_trg触发使用ld和cntvaluein加载一次抽头值，
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
可以看到在ld使能后的下一个clk时钟周期，cntvaluein就加载成功，cntvalueout输出的抽头值就变为了cntvaluein的值；
修改下inc和ce的逻辑，可以看到在VAR_LOAD模式下inc和ce能够工作；
在这里插入图片描述
当inc和ld两种控制逻辑同时使能时，修改控制代码如下：
always @(posedge clk) begin
if (rst) begin
inc <= 0;
ce <= 0;
end
else if (load_trg1) begin
inc <= 1;
ce <= 1;
end
else begin
inc <= 0;
ce <= 0;
end
end

always @(posedge clk) begin
if (rst) begin
ld <= 0;
cntvaluein <= 0;
end
else if (load_trg==1) begin
ld <= 1;
cntvaluein <= cntvaluein + 8;
end
else begin
ld <= 0;
end
end
在这里插入图片描述
从上图中可以看到，VAR_LOAD模式下，inc=1/ce=1和ld同时使能时，ld控制的cntvaluein端口值成功写入，inc/ce的递增操作未生效，说明在该模式下ld控制的优先级较高，但是在使用改模似时，尽量避免出现控制逻辑冲突的情况；

 VAR_LOAD_PIPE模式使用：
VAR_LOAD_PIPE模式，使用LDPIPEEN将CNTVALUEIN端口值加载到流水线寄存器中，再使用LD端口将流水线寄存器中的抽头值加载到线上使用，同时也可以使用INC和CE端口控制抽头值的递增递减变化；

测试代码：
module top_7series_idelay(
input wire clk_ref_200m,
input wire clk_ref_300m,
input wire clk,
input wire rst,
input wire load_trg,
input wire idatain,
input wire datain,
output wire dout
);
wire idelayctrl_rdy;
wire [4:0] cntvalueout;
reg ce=0;
reg cinvctrl=0;
reg [4:0] cntvaluein=0;
reg inc=0;
reg ld=0;
reg ldpipeen=0;
reg regrst=0;
reg [3:0] ldpipeen_dly;

// idelayctrl -------------------------------------------------

IDELAYCTRL
IDELAYCTRL IDELAYCTRL_inst (
.RDY(idelayctrl_rdy), // 1-bit output: Ready output
.REFCLK(clk_ref_200m), // 1-bit input: Reference clock input
.RST(rst) // 1-bit input: Active high reset input
);

// idelaye2 -------------------------------------------------

always @(posedge clk) begin
if (rst) begin
inc <= 0;
ce <= 0;
end
else if (load_trg==1) begin
inc <= 0;
ce <= 0;
end
else begin
inc <= 0;
ce <= 0;
end
end

always @(posedge clk) begin
if (rst) begin
ldpipeen <= 0;
end
else if (load_trg==1) begin
ldpipeen <= 1;
end
else begin
ldpipeen <= 0;
end
end

always @(posedge clk) begin
if (rst) begin
cntvaluein <= 0;
end
else if (ldpipeen==1) begin
cntvaluein <= cntvaluein + 1;
end
end

always @(posedge clk) begin
if (rst) begin
ld <= 0;
end
else if (ldpipeen_dly[3]==1) begin
ld <= 1;
end
else begin
ld <= 0;
end
end

IDELAYE2 #(
.CINVCTRL_SEL(“FALSE”), // Enable dynamic clock inversion (FALSE, TRUE)
.DELAY_SRC(“IDATAIN”), // Delay input (IDATAIN, DATAIN)
.HIGH_PERFORMANCE_MODE(“FALSE”), // Reduced jitter (“TRUE”), Reduced power (“FALSE”)
.IDELAY_TYPE(“VAR_LOAD_PIPE”), // FIXED, VARIABLE, VAR_LOAD, VAR_LOAD_PIPE
.IDELAY_VALUE(0), // Input delay tap setting (0-31)
.PIPE_SEL(“TRUE”), // Select pipelined mode, FALSE, TRUE
.REFCLK_FREQUENCY(200.0), // IDELAYCTRL clock input frequency in MHz (190.0-210.0, 290.0-310.0).
.SIGNAL_PATTERN(“DATA”) // DATA, CLOCK input signal
)
IDELAYE2_inst (
.CNTVALUEOUT(cntvalueout), // 5-bit output: Counter value output
.DATAOUT(dout), // 1-bit output: Delayed data output
.C(clk), // 1-bit input: Clock input
.CE(ce), // 1-bit input: Active high enable increment/decrement input
.CINVCTRL(cinvctrl), // 1-bit input: Dynamic clock inversion input
.CNTVALUEIN(cntvaluein), // 5-bit input: Counter value input
.DATAIN(datain), // 1-bit input: Internal delay data input
.IDATAIN(idatain), // 1-bit input: Data input from the I/O
.INC(inc), // 1-bit input: Increment / Decrement tap delay input
.LD(ld), // 1-bit input: Load IDELAY_VALUE input
.LDPIPEEN(ldpipeen), // 1-bit input: Enable PIPELINE register to load data input
.REGRST(regrst) // 1-bit input: Active-high reset tap-delay input
);
endmodule
在这里插入图片描述
从上图中可以看出，黄线处，ldpipeen拉高把cntvaluein端口值4存入流水线寄存器，然后过了几个周期，ld拉高后，cntvalueout才变为4，符合该模式的时序要求；在这里插入图片描述
如果修改下逻辑，不要每次拉高ldpipeen都拉高一次ld，多使用ldpipeen加载几次数据到流水线寄存器，然后再拉高ld加载寄存器中的值，
效果如上图所示，ldpipeen端口拉高了几次去寄存，最后图中三次ld拉高，实际加载到线上的抽头值为3、7、11，都是在拉高ld前的最后一次ldpipeen拉高寄存的值，说明ldpipeen使能后加载到寄存器里的值会被新值覆盖，最后ld加载时以最新的值为准。

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