Intel® Cyclone® 10 GX内核架构和通用I/O手册

ID 683775
日期 6/14/2018
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4.2.10.1. 自动时钟切换

Intel® Cyclone® 10 GX PLL支持一个完全可配置的时钟切换功能。

图 62. 自动时钟切换电路结构图此图显示了内置在PLL中的自动切换电路的结构图。


当前参考时钟不存在时,时钟检测模块会自动切换到PLL参考的备用时钟。在您的设计中,通过连接备用时钟到PLL的inclk1端口可以选择一个时钟源作为备用时钟。

时钟切换电路发出三个状态信号—clkbad0clkbad1activeclock—来自PLL在逻辑阵列中实现定制切换的电路。

在自动切换模式中,clkbad0clkbad1信号表明这两个时钟输入的状态。当这两个信号置位时,时钟检测模块检测到相应时钟输入已经停止翻转。如果inclk0inclk1之间的频差大于20%,那么这两个信号无效。

activeclock信号表明两个时钟输入(inclk0或者inclk1) 的哪一个被选作PLL的参考时钟。当这两个时钟输入之间的频差大于20%,activeclock信号是唯一有效的状态信号。

当PLL的当前参考时钟停止翻转时,使用切换电路在inclk0inclk1之间自动切换。当两个时钟中的一个无效而另一个有效时,您可以在inclk0inclk1之间来回切换任意次数。

例如,在要求备份时钟(其频率与参考时钟频率相同)的应用中,切换状态机会生成一个clksw信号,用于控制多路复用器选择。在此情况下,inclk1变成PLL的参考时钟。

当使用自动时钟切换模式时,必须满足下列要求:

  • 当配置FPGA时,这两个时钟输入都必须运行。
  • 两个时钟输入的周期差异不能超过20%。

输入时钟必须满足输入抖动规范,以确保该状态信号的正确操作。输入时钟中的毛刺可能会导致输入时钟之间的频差超过20%。

如果当前时钟输入停止翻转,而另一个时钟也没有翻转,那么将不会启用切换功能,并且clkbad[0..1]信号是无效的。如果两个时钟输入的频率不同,但它们的周期差在20%以内,那么时钟检测模块会检测到时钟何时停止翻转。然而,PLL在切换完成后可能会失锁,从而需要时间重新锁定。

注: 使用时钟切换功能时,您必须通过复位信号对PLL进行复位,以保持PLL输入与输出时钟之间的相位关系。
图 63. 失锁检测后的自动切换 此图显示了自动切换模式的切换功能实例波形。在此实例中,inclk0信号保持在低电平。在inclk0信号保持在低电平大概两个时钟周期后,时钟检测电路驱高clkbad0信号。由于参考时钟信号(inclk0)没有翻转,因此切换状态机通过extswitch信号控制多路复用器,以切换到备用时钟inclk1