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共同時鐘系統(tǒng)還有一個特例就是內(nèi)同步時鐘系統(tǒng),很多經(jīng)驗不足的工程師,會把內(nèi)同步時鐘系統(tǒng)誤判成源同步時序,按照源同步時序的方式來進行等長控制,導(dǎo)致時序設(shè)計錯誤。
首先,我們來回顧一下怎么判斷一個系統(tǒng)是共同時鐘,之前的博文提到,找時鐘樹,確定時鐘信號的關(guān)系,是判斷各種時序系統(tǒng)的關(guān)鍵。共同時鐘系統(tǒng),一般有一個外部的晶振或者晶體,然后通過時鐘分配器分別連到系統(tǒng)的驅(qū)動端和接收端(也可以是FPGA直接輸出不同的時鐘到驅(qū)動端和接收端),由外部時鐘線來控制系統(tǒng)的時序工作方式,叫共同時鐘系統(tǒng)。
內(nèi)同步時鐘的時鐘信號是從驅(qū)動端直接發(fā)到接收端的。之前的博文提到,共同時鐘系統(tǒng)時序裕量較小,頻率無法繼續(xù)提升的一個關(guān)鍵因素之一就是Tco,受限于工藝等因素,這個Tco很難做到太小,比如SDRAM的Tco max一般有5.4ns。內(nèi)同步時鐘系統(tǒng)把外部時鐘驅(qū)動器換成了內(nèi)部的Buffer,這樣時鐘信號上的Buffer可以和數(shù)據(jù)信號的Buffer匹配起來可相互抵消,這樣器件的Tco的最大最小值之間的范圍可以減小,增加時序裕量,使得時序容易滿足。
圖1
內(nèi)同步時鐘系統(tǒng)容易和源同步搞混,其實把握一個原則就很容易區(qū)分,源同步時序一般都存在系統(tǒng)時鐘和數(shù)據(jù)組的Strobe信號,比如DQ和DQS和CLK之間的關(guān)系。而內(nèi)同步時鐘就只有一個驅(qū)動端接收端共用的時鐘信號(在Mobile SDRAM中,信號名是SDCK)
所以內(nèi)同步時序在計算上,和共同時鐘類似,只是在不等式上多了一個變量,就是TCLK_FT : Clock的Flight time,圖2為TCLK_FT的測量方法。
圖2
內(nèi)同步時鐘的時序計算公式為:(當(dāng)時鐘與數(shù)據(jù)的傳播方向相同時為正方向)
Tco(max)+Tflight(max)+Tsetup-Tclk_ft+Tjitter+Tmargin<Tcycle
Tco(min)+Tflight(min)-Tclk_ft-Tmargin>Thold
這樣可通過調(diào)節(jié)Tclk_ft使時鐘處于最佳位置。同樣在外同步方式中也可以利用這一方法來調(diào)節(jié)時序。具體的調(diào)節(jié)方法在之前的案例中已經(jīng)進行了介紹,大家可以參考。
總結(jié):
從外部來看,內(nèi)同步和源同步方式一致,但是兩者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。源同步方式是在內(nèi)同步的結(jié)構(gòu)上在時鐘信號的Buffer之前增加了一個寄存器,芯片內(nèi)部對時鐘處理和數(shù)據(jù)的處理一樣。這樣時鐘可以跟著數(shù)據(jù)的速度變化,始終在數(shù)據(jù)中間。
而內(nèi)同步時鐘的本質(zhì)還是共同時鐘系統(tǒng),時序計算和外部時鐘的共同時鐘系統(tǒng)一樣,只是在計算結(jié)果兩端要加上或者減去Tclk_ft。時序約束關(guān)系也是總長度最大最小值的方式,不是等長的方式。
內(nèi)同步時鐘增加了時序裕量調(diào)節(jié)的手段,并且因為抵消了Tco的影響,時序更加容易滿足。但是時序計算方法更加復(fù)雜,需要設(shè)計工程師進行把握。
上一篇:PCB設(shè)計八大誤區(qū)
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共同時鐘系統(tǒng)還有一個特例就是內(nèi)同步時鐘系統(tǒng),很多經(jīng)驗不足的工程師,會把內(nèi)同步時鐘系統(tǒng)誤判成源同步時序,按照源同步時序的方式來進行等長控制,導(dǎo)致時序設(shè)計錯誤。
首先,我們來回顧一下怎么判斷一個系統(tǒng)是共同時鐘,之前的博文提到,找時鐘樹,確定時鐘信號的關(guān)系,是判斷各種時序系統(tǒng)的關(guān)鍵。共同時鐘系統(tǒng),一般有一個外部的晶振或者晶體,然后通過時鐘分配器分別連到系統(tǒng)的驅(qū)動端和接收端(也可以是FPGA直接輸出不同的時鐘到驅(qū)動端和接收端),由外部時鐘線來控制系統(tǒng)的時序工作方式,叫共同時鐘系統(tǒng)。
內(nèi)同步時鐘的時鐘信號是從驅(qū)動端直接發(fā)到接收端的。之前的博文提到,共同時鐘系統(tǒng)時序裕量較小,頻率無法繼續(xù)提升的一個關(guān)鍵因素之一就是Tco,受限于工藝等因素,這個Tco很難做到太小,比如SDRAM的Tco max一般有5.4ns。內(nèi)同步時鐘系統(tǒng)把外部時鐘驅(qū)動器換成了內(nèi)部的Buffer,這樣時鐘信號上的Buffer可以和數(shù)據(jù)信號的Buffer匹配起來可相互抵消,這樣器件的Tco的最大最小值之間的范圍可以減小,增加時序裕量,使得時序容易滿足。
圖1
內(nèi)同步時鐘系統(tǒng)容易和源同步搞混,其實把握一個原則就很容易區(qū)分,源同步時序一般都存在系統(tǒng)時鐘和數(shù)據(jù)組的Strobe信號,比如DQ和DQS和CLK之間的關(guān)系。而內(nèi)同步時鐘就只有一個驅(qū)動端接收端共用的時鐘信號(在Mobile SDRAM中,信號名是SDCK)
所以內(nèi)同步時序在計算上,和共同時鐘類似,只是在不等式上多了一個變量,就是TCLK_FT : Clock的Flight time,圖2為TCLK_FT的測量方法。
圖2
內(nèi)同步時鐘的時序計算公式為:(當(dāng)時鐘與數(shù)據(jù)的傳播方向相同時為正方向)
Tco(max)+Tflight(max)+Tsetup-Tclk_ft+Tjitter+Tmargin<Tcycle
Tco(min)+Tflight(min)-Tclk_ft-Tmargin>Thold
這樣可通過調(diào)節(jié)Tclk_ft使時鐘處于最佳位置。同樣在外同步方式中也可以利用這一方法來調(diào)節(jié)時序。具體的調(diào)節(jié)方法在之前的案例中已經(jīng)進行了介紹,大家可以參考。
總結(jié):
從外部來看,內(nèi)同步和源同步方式一致,但是兩者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。源同步方式是在內(nèi)同步的結(jié)構(gòu)上在時鐘信號的Buffer之前增加了一個寄存器,芯片內(nèi)部對時鐘處理和數(shù)據(jù)的處理一樣。這樣時鐘可以跟著數(shù)據(jù)的速度變化,始終在數(shù)據(jù)中間。
而內(nèi)同步時鐘的本質(zhì)還是共同時鐘系統(tǒng),時序計算和外部時鐘的共同時鐘系統(tǒng)一樣,只是在計算結(jié)果兩端要加上或者減去Tclk_ft。時序約束關(guān)系也是總長度最大最小值的方式,不是等長的方式。
內(nèi)同步時鐘增加了時序裕量調(diào)節(jié)的手段,并且因為抵消了Tco的影響,時序更加容易滿足。但是時序計算方法更加復(fù)雜,需要設(shè)計工程師進行把握。
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