xilinx FPGA中oddr，idelay的用法詳解

我們知道xilinx FPGA的selectio中有ilogic和ologic資源，可以實現iddr/oddr，idelay和odelay等功能。剛入門時可能對xilinx的原語不太熟練，在vivado的tools-> language templates中搜索iddr idelay等關鍵詞，可以看到A7等器件下原語模板。復制出來照葫蘆畫瓢，再仿真一下基本就能學會怎么用了。

1. oddr

oddr和iddr都一樣，以oddr為例，先去templates里把模板復制出來。

Add simulation source，建立一個簡單的仿真文件。

module simu_oddr(
 
    );
        
    reg clk = 1'd0;
    always
    forever #2 clk = ~ clk;
       ODDR #(
       .DDR_CLK_EDGE("OPPOSITE_EDGE"), // "OPPOSITE_EDGE" or "SAME_EDGE" 
       .INIT(1'b0),    // Initial value of Q: 1'b0 or 1'b1
       .SRTYPE("SYNC") // Set/Reset type: "SYNC" or "ASYNC" 
    ) ODDR_inst (
       .Q(Q),   // 1-bit DDR output
       .C(clk),   // 1-bit clock input
       .CE(1'd1), // 1-bit clock enable input
       .D1(1'd1), // 1-bit data input (positive edge)
       .D2(1'd0), // 1-bit data input (negative edge)
       .R(1'd0),   // 1-bit reset
       .S(1'd0)    // 1-bit set
    );
    
endmodule

ODDR的使用方法在selectoi中的參考手冊ug471中127頁開始有說明，使用這些資源首先要參考的都是官方的資源手冊。

簡單說明：

CE是使能，C是時鐘，在時鐘的上升沿下降沿分別輸出D1和D2，Q是輸出，S/R是復位，R = 1 Q輸出0，S= 1，Q輸出1，默認情況應該兩個都等于0 ，兩個都等于1時，輸出0。"OPPOSITE_EDGE" or "SAME_EDGE" 手冊中也有說明，指明采樣時刻不同，具體有什么應用上區別我也不知道。

通過仿真，就可以看到輸出是什么情況，在上升沿輸出1，下降沿輸出0，還可以看到輸出有一點滯后。iddr和oddr在rgmii的接口中就可以方便地接收數據，轉為gmii。一般情況要注意下時鐘和數據的對齊問題，采樣時鐘可以相位往后一點，90° 1//4周期，輸出的時候時鐘也相應地滯后一點，就根據實際情況來，125M的DDR還是很容易采樣穩定的。

2.idelay

在ug471告訴我們，只有hp bank才有odelay，在ug475中說明哪些系列有hp bank，簡單說hp bank速度快很多，支持odelay，電壓只能1.2V- 1.8V。其中A7全系是沒有odelay的，K7才有（保留意見，簡單看了一下），所以在language templates中搜索odelay是沒有A系列的原語的。

idelay作用就是實現輸入延遲，實際中應該有更明確的用法，這里只是我自己學習時的一些介紹。同樣在ug471中對idelay也有介紹，有固定延時，可變延時，使用時都要例化idelay ctrl，延時的精度就可idelay ctrl的接入時鐘有關。一個bank 只有1個idelay ctrl，同一個bank 要用idelay或者odelay，延時精度是一樣的，雖然可以idelay ctrl可以接200Mhz，300Mhz，但同一個bank只能接1個，也只需要例化一次。多個bank要用idelay時，就要例化多次。

`timescale 1ns / 1ps
 
module s(
 
    );
    
    reg clk = 1'd0;
    always
    forever #2.5 clk = ~ clk;
    
    
     (* IODELAY_GROUP = "idelay" *)
       IDELAYCTRL IDELAYCTRL_inst (
       .RDY(),       // 1-bit output: Ready output
       .REFCLK(clk), // 1-bit input: Reference clock input
       .RST(1'd0)        // 1-bit input: Active high reset input
    );
 
    
    reg clk2 = 1'd0;
    always @(posedge clk)
        clk2 <= ~clk2;
    
    
    wire DATAOUT;
    
       (* IODELAY_GROUP = "idelay" *) // Specifies group name for associated IDELAYs/ODELAYs and IDELAYCTRL
    
       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("FIXED"),           // FIXED, VARIABLE, VAR_LOAD, VAR_LOAD_PIPE
          .IDELAY_VALUE(31),                // 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(DATAOUT),         // 1-bit output: Delayed data output
          .C(1'd1),                     // 1-bit input: Clock input
          .CE(1'd0),                   // 1-bit input: Active high enable increment/decrement input
          .CINVCTRL(1'd0),       // 1-bit input: Dynamic clock inversion input
          .CNTVALUEIN(1'd0),   // 5-bit input: Counter value input
          .DATAIN(1'd0),           // 1-bit input: Internal delay data input
          .IDATAIN(clk2),         // 1-bit input: Data input from the I/O
          .INC(1'd0),                 // 1-bit input: Increment / Decrement tap delay input
          .LD(1'd0),                   // 1-bit input: Load IDELAY_VALUE input
          .LDPIPEEN(1'd0),       // 1-bit input: Enable PIPELINE register to load data input
          .REGRST(1'd0)            // 1-bit input: Active-high reset tap-delay input
       );
 
endmodule

這里例化了一個idelay ctrl，是屬于idelay group的，這個聲明還沒有研究過有什么用，不知道是不是指定idelay2和哪個ctrl是綁定的。idelay ctrl端口很簡單，仿真時復位rst接0就好了，實際中推薦接輸入時鐘的pll lock引腳取反，保證在時鐘鎖定前（lock = 0）idelay ctrl處于復位狀態。

idelay2中按推薦配置，從DATAIN還是從IDATAIN輸入區別為是內部延時還是從IO輸入，FIXED固定延時，idelay value先輸入0，，時鐘是200M，其他全部接0。此處，idelay的作用就是把IDATAIN的信號接入ilogic中，延時0個tap再從DATAOUT輸出。可變延時的使用說明ug471上都有，還沒學習，有需要了再去看。

idelay 有0-31個tap，分割200M的半個周期2.5ns，每個tap就是2.5ns/32 = 0.078125 ns

value = 0 可以看到輸出延遲了0.6ns，value = 10時，延時了1.38ns。0.078125 * 10 + 0.6 = 1.38125，大體相近的。

其實oddr，idelay這些資源應該用起來都比較簡單，可能我實際中就用了一下oddr/iddr，也沒有覺得有多少難以調試的地方，本文簡單介紹了這2個原語的使用方法，從復制原語，看手冊介紹到仿真，其他原語也是類似的，學會如何去學習最重要。

文末再介紹一下generate，一樣的在tools -> language templates中搜索。

   genvar;
   generate
      for (=0;<;=+1)
      begin:
         
      end
   endgenerate

用這個可以很方便地例化出多個相似的模塊。

       genvar i; //genvar i;也可以定義到generate語句里面
       generate
              for(i=0;i<10;i=i+1)
              begin:mymodule
                     assign a[i]=reg[i];
              end
       endgenerate