文章 ID: 000077389 内容类型: 故障排除 上次审核日期: 2021 年 08 月 28 日

为什么我的 Arria 10 设备 fPLL 在分数 "精准 k" 模式下报告未锁频的状况?

环境

  • 英特尔® Quartus® Prime Pro Edition
  • fPLL 英特尔® Arria® 10 Cyclone® 10 FPGA IP
  • BUILT IN - ARTICLE INTRO SECOND COMPONENT
    说明

    由于 Arria® 10 设备分段式 PLL (fPLL) 硬锁检测电路出现问题,fPLL 可在使用分段式"精确 k"模式时报告未锁频的状况。

     

    当 fPLL 处于分段模式时,反馈计数器值是 M 和 K(pll_dsm_fractional_division)的函数。公式为"M(整数)K/2^32"。 K 的合法值为 1 到 2^32-1

     

    "K Factor"定义为"pll_dsm_fractional_division/2^32",

     

    当 K Factor 小于 0.1 或大于 0.9 时,fPLL 硬锁检测电路不可靠。

    当 K Factor 在 0.1 到 0.9 之间时,fPLL 硬锁检测电路是可靠的。

     

    例子

    下面的示例描述了 Arria 10 fPLL 锁检测电路是否可靠。

     

    refclk(频率) = 100MHz

    N 计数器 = 1

    M 计数器 = 40

    K 计数器 (pll_dsm_fractional_division) = 2147483648

    L 计数器 = 4

     

    PLL 输出(频率)=(refclk(频率)/N)*(M ( K / 2^32)/L)

     

    在这种情况下,

     

    PLL 输出(频率) = 100* (40 ( 2147483648 / 2^32) / 4)

    = 100* (40 0.5 ) / 4)

    = 100*( 40.5 / 4 )

    = 100 * 10.125

    = 1012.5 MHz

     

    由于分段值为 0.5(2147483648 / 2^32,且 K = 2147483648)介于 0.1 和 0.9 之间,因此锁信号是可靠的。

    解决方法

    当分段值小于 0.1 或大于 0.9 时,fPLL 锁信号不可靠。在这种情况下,您可以实例化以下软 IP 锁检测逻辑

     

    下载此 soft_lockppm_det.zip 文件

     

    soft_lckppm_det.v 文件已加密,但可用于合成、模拟和硬件测试。

     

    下面是软锁检测电路文件的端口列表和说明

    端口名称

    输入/输出

    描述

    ref_clk

    输入

    fpll 参考时钟输入

    clk_low

    输入

    fpll 低时钟,总是切换,频率可能是输出 reg pll_locked

    dead_ref_clk

    输出

    表示参考 clk 切换的速度不够快,并且被视为已死。默认阈值由模块参数 PPM_THRESHOLD_FOR_DEAD_CLK 定义

    calibration_done

    输入

    cal_done从 fpll 提供。可视为辅助重置

    config_en

    输入

    启用配置端口

    config_clk

    输入

    配置端口时钟

    config_data

    输入

    配置端口数据。当config_en高时,数据在config_clk的新兴边缘进行采样,并转移到内部寄存器存储阈值,以查看锁频和死时钟条件。寄存器宽度由模块参数CLK_LOW_CNT_WIDTH定义。因此,所有数据转换所需的总周期为 2* CLK_LOW_CNT_WIDTH周期。 移动操作从寄存器的 LSB 开始,以查看锁定条件。在 2* CLK_LOW_CNT_WIDTH周期后,config_data上的值将成为寄存器的 MSB,以用于dead_lock状况。

    重 置

    输入

    从 fpll 重置

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    英特尔® Arria® 10 FPGA 和 SoC FPGA

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