FPGA學(xué)習(xí)筆記之嵌入式鎖相環(huán)模塊ALTPLL的配置和調(diào)用

1、FPGA學(xué)習(xí)筆記之嵌入式鎖相環(huán)模塊ALTPLL的配置和調(diào)用2016/2/11背景：Quartus II 13.0sp1 (64-bit)、Modelsim SE-64 10.1c、DE2-70目的：今天我們通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識和初步使用鎖相環(huán)模塊ALTPLL，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是將輸入的50Mhz的時(shí)鐘信號經(jīng)過鎖相環(huán)模塊ALTPLL，輸出一路25MHz的分頻信號、一路100MHz的倍頻信號和一路有3ns相移的50Mhz的時(shí)鐘信號。說明：我們有兩種方式可以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的正確性，一種方法是通過DE2-70開發(fā)板，將三路信號從FPGA的引腳輸出，通過示波器觀察，驗(yàn)證結(jié)果；另外一種方法是編寫激勵(lì)塊，在軟件Quart

2、us II中調(diào)用Modelsim SE進(jìn)行仿真驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的正確性。本實(shí)驗(yàn)會給出激勵(lì)塊，在仿真環(huán)境Modelsim SE中驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1、 配置鎖相環(huán)模塊ALTPLL：1） 打開Quartus II軟件，選擇菜單欄Tool->Mega Wizard Plug-In Manager,選擇Create a new custom megafunction,意為創(chuàng)建一個(gè)新的紅功能模塊，然后單擊Next；2） 在彈出的界面中，右上角選擇器件系列和輸出文件類型（此處選擇Cyclone II和Verilog），在左邊框欄中選擇IO文件夾下的ALTPLL，最后選擇輸出文件保存路徑和文件名，按如圖所示設(shè)置后

3、，點(diǎn)擊Next；3） 在新彈出的界面中，設(shè)置輸入時(shí)鐘inclk0的頻率為50MHz(因?yàn)镈E2-70開發(fā)板的輸入時(shí)鐘為50Mhz)，設(shè)置device speed grade為6，這個(gè)參數(shù)與具體芯片的型號有關(guān)，其他保持默認(rèn)，然后點(diǎn)擊Next；4)設(shè)置輸入輸出信號。在彈出的界面中，按照如圖所示設(shè)置，其中Optional Input項(xiàng)目下面包含”pllena(使能端，高電平有效)”、”areset(異步清零端，高電平有效)”、”pfdena(相位/頻率檢測器的使能端，高電平有效)”，為了方便操作，我們只選擇了areset異步清零端；同時(shí)Lock Output項(xiàng)目下，選擇”locked”,通過這個(gè)輸出

4、端口可以判斷鎖相環(huán)是否失鎖，高電平表示正常；5)單擊Next兩次，在彈出的界面中設(shè)置三個(gè)輸出信號c0、c1、c2的參數(shù)（頻率、相位和占空比）。設(shè)置輸出信號c0的頻率為25MHz,相移為零，占空比為50%，c1的頻率為50MHz,相移為4ns，占空比為50%, c2的頻率為100MHz,相移為零，占空比為50%,按照如圖進(jìn)行設(shè)置：說明：可以通過分頻因子和倍頻因子設(shè)置輸出信號頻率，也可以直接輸入輸入信號頻率，具體使用哪種方法，根據(jù)個(gè)人愛好！需要選中Use this clock,圖片中忘記標(biāo)記！6)設(shè)置輸出文件類型。設(shè)置完c0、c1、c2輸出信號的頻率、相位和占空比等參數(shù)后，點(diǎn)擊兩次Next，在新彈

5、出的界面中選擇需要的輸出文件格式。說明：MyPll.v文件是我們建立的實(shí)例模塊，需要在頂層模塊中調(diào)用，所以系統(tǒng)默認(rèn)選中； MyPll_inst.v文件展示了在頂層模塊中引用的方法； MyPll.bsf文件與原理圖有關(guān)； 每個(gè)人可以根據(jù)自己的需要選擇文件，一般情況下保持默認(rèn)即可！7）點(diǎn)擊Finish，配置完畢。2、新建頂層文件，引用剛才生成的MyPll.v文件，同時(shí)編寫激勵(lì)塊文件，進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。 說明:關(guān)于如何建立工程、生成激勵(lì)塊文件，可以參考我的另一篇博文！ 1)新建工程，并編寫頂層模塊，命名為My_Pll_Top.v具體代碼如下所示： module My_Pll_Top(areset,inc

6、lock0,c0,c1,c2,locked); input areset,inclock0; output c0,c1,c2,locked; MyPll MyPll_inst(.areset(areset),.inclk0(inclock0),.c0(c0),.c1(c1),.c2(c2),.locked(locked);endmodule 2）編寫激勵(lì)塊文件，具體代碼如下: timescale 1 ns/ 1 psmodule My_Pll_Top_vlg_tst();reg areset;reg inclock0; wire c0;wire c1;wire c2;wire locked;M

7、y_Pll_Top i1 ( .areset(areset),.c0(c0),.c1(c1),.c2(c2),.inclock0(inclock0),.locked(locked) );initial begin areset = 1'b1; # 100 areset = 0;# 1000 $stop; $display("Running testbench"); end always begin inclock0 = 1'b0; inclock0 = #10 1'b1; # 10; endendmodule2）將之前生成的MyPll.v文件加入到當(dāng)前項(xiàng)目，然后對整個(gè)工程進(jìn)行編譯，直到編譯通過。3、進(jìn)行仿真測試，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 1)首先在Quartus II中對仿真環(huán)境進(jìn)行設(shè)置(具體設(shè)置可以參考里一片博文)； 2)選擇菜單欄Tools->Run Simulation Tool->RTL Simulation,等待一會，系統(tǒng)會自動打開Modelsim SE仿真環(huán)境。 3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，通過各個(gè)信號的波形，可以觀察到輸入信號inclock0和輸出信號c0、c1、c2之間的關(guān)系: a、100ns之后，areset變?yōu)榈碗娖剑蠹s90ns之后，輸出信號正常； b、輸入信號inc