FPGA结构分析——IDDR，网口储备点1

2023-11-11

先抛出几个问题：

1.什么是 IDDR？ IDDR的作用是什么？使用场景？
2. IDDR结构是什么样？都有哪些端口？端口属性都是什么？
3. IDDR原语结构，参数属性说明？
4. IDDR时序是什么样？

1.什么是 IDDR， IDDR的作用是什么，使用场景

IDDR全称 input double date rate，可以将双沿（时钟的上升沿、下降沿）数据信号转换为单沿数据信号，通常使用在串转并数据设计中，如网口的RGMII信号转换为GMII信号

2. IDDR结构是什么样，都有哪些端口，端口属性都是什么

在这里插入图片描述
端口说明：
C：同步时钟输入端口
CE：时钟使能端口，高电平有效
D：双沿数据输入端口
S/R：置位复位管脚
Q1：C端口上升沿数据
Q2：C端口下降沿数据

3.IDDR原语结构，参数属性说明

原语结构：


   IDDR #(
      .DDR_CLK_EDGE("OPPOSITE_EDGE"), // "OPPOSITE_EDGE", "SAME_EDGE" 
                                      //    or "SAME_EDGE_PIPELINED" 
      .INIT_Q1(1'b0), // Initial value of Q1: 1'b0 or 1'b1
      .INIT_Q2(1'b0), // Initial value of Q2: 1'b0 or 1'b1
      .SRTYPE("SYNC") // Set/Reset type: "SYNC" or "ASYNC" 
   ) IDDR_inst (
      .Q1(Q1), // 1-bit output for positive edge of clock 
      .Q2(Q2), // 1-bit output for negative edge of clock
      .C(C),   // 1-bit clock input
      .CE(CE), // 1-bit clock enable input
      .D(D),   // 1-bit DDR data input
      .R(R),   // 1-bit reset
      .S(S)    // 1-bit set
   );

参数属性说明：
DDR_CLK_EDGE：设置IDDR相对于时钟端口的边沿工作模式，共三种模式，在第4小节会具体说明；
INIT_Q1/ INIT_Q2设置Q1、Q2端口初始值；
SRTYPE：设置置/复位异步或者同步，默认异步

4.IDDR时序是什么样

IDDR有三种采集模式，在原语中由DDR_CLK_EDGE参数进行设置，分别为“OPPOSITE_EDGE”、“SAME_EDGE”和“SAME_EDGE_PIPELINED”模式。

OPPOSITE_EDGE模式的时序图如下图所示，Q1端在时钟的上升沿更新，Q2端在时钟的下降沿更新，更准确地来说在时钟的上升沿Q1端数据稳定，在在时钟的下降沿Q2端数据稳定。
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SAME_EDGE模式的时序图如下图所示，Q1端、Q2端都在时钟的上升沿更新，但D0和D1出现相差一个时钟。
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SAME_EDGE_PIPELINED模式的时序图如下图所示，Q1端、Q2端都在时钟的上升沿更新，但D0和D1出现在同一个时钟。

在这里插入图片描述

一般情况使用第三种SAME_EDGE_PIPELINED模式，不需要考虑多余的时钟延迟就能直接使用串转并后的数据。

5.几点思考：

1.在FPGA中，经常出现的问题就是时钟和数据的对齐，这个问题的原因有很多，比如器件差异、PCB走线等等，那么在使用IDDR时如何校正这一块就是一个难题，通常可以采用修改时钟相位偏移来解决，比如使用FPGA 内侧的时钟资源进行相位偏移，或者IOLOGIC侧IODELAY原语进行延迟等，本质上都是为了使得时钟与数据的对齐；
在这里插入图片描述
2.有IDDR就会有ODDR，比如网口中通过ODDR将GMII转化为RGMII，在下一篇继续阐述；

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