扬中网站建设哪家好,wordpress大图插件,国外建站主机,46设计网FPGA之术语 IOSTANDARDDIFF_SSTL12:LVCMOS33:sys_clk_p/n:rst_n:UART时钟JTAG:GPIOONFIPCIe IOSTANDARD
在电子工程领域#xff0c;DIFF_SSTL12和LVCMOS33是两种不同的电气标准#xff0c;用于定义信号的电压级别和特性。
IOSTANDARD是一个在FPGA#xff08;现场可编程门阵… FPGA之术语 IOSTANDARDDIFF_SSTL12:LVCMOS33:sys_clk_p/n:rst_n:UART时钟JTAG:GPIOONFIPCIe IOSTANDARD
在电子工程领域DIFF_SSTL12和LVCMOS33是两种不同的电气标准用于定义信号的电压级别和特性。
IOSTANDARD是一个在FPGA现场可编程门阵列设计中使用的术语它指的是用于定义I/O输入/输出引脚电气特性的标准。这些标准确保了FPGA的I/O引脚能够与外部设备或电路兼容并且可以按照预期的方式进行通信。
在FPGA设计中不同的IOSTANDARD可以影响信号的电压水平、速度、驱动能力等。以下是一些常见的IOSTANDARD
LVCMOS:
这是低电压互补金属氧化物半导体标准用于定义3.3V或1.8V的单端I/O信号。 HSTL:
高速传输线标准用于高速信号传输通常用于1.5V或1.8V的I/O。 SSTL:
串行传输线标准用于高速串行数据传输通常与差分信号一起使用。 DIFF_SSTL:
差分版本的SSTL标准用于高速差分信号传输。 LVDS:
低电压差分信号标准用于长距离、高速数据传输。 Vivado:
Xilinx的Vivado设计套件中IOSTANDARD属性可以指定在FPGA设计中使用的电气标准。 I/O Bank:
在FPGA中I/O Bank是一组具有相同电气特性的I/O引脚。 I/O Constraints:
在FPGA设计中I/O约束Constraints用于定义I/O引脚的电气特性包括IOSTANDARD。 I/O Delay:
有时IOSTANDARD的指定也与I/O延迟有关用于同步信号。 I/O Buffer:
I/O Buffer是FPGA中用于驱动I/O引脚的电路它可以根据IOSTANDARD进行配置。 在设计FPGA时选择正确的IOSTANDARD对于确保设计的性能和可靠性至关重要。设计者需要根据外部设备的电气特性和设计要求来选择合适的IOSTANDARD。例如如果设计需要与使用1.8V LVCMOS标准的外部设备通信那么FPGA的相应I/O引脚也需要配置为1.8V LVCMOS IOSTANDARD。
DIFF_SSTL12:
DIFF代表差分信号意味着数据通过一对互补的信号线传输以减少噪声和提高信号完整性。 SSTL12是串行总线标准其中S代表串行STL代表串行总线逻辑12表示电压级别通常指的是1.2V的差分电压标准。
SSTLSerial Source-Synchronous Interface Level是一种串行接口标准主要用于高速数据传输。 DIFF表示差分信号即信号通过一对互补的信号线传输这有助于减少噪声和提高信号的完整性。 12指的是信号的电压水平表示在差分信号中电压摆动swing从0V到1.2V。这种电压水平较低有助于减少功耗和电磁干扰EMI。
LVCMOS33:
LVCMOS代表低电压互补金属氧化物半导体这是一种常用的数字电路标准。 33表示电压级别通常指的是3.3V的单端电压标准。
LVCMOSLow Voltage CMOS是一种低电压互补金属氧化物半导体标准广泛用于数字电路。 33表示这种标准使用的电压水平为3.3V。LVCMOS33通常用于低速或中等速度的数字电路因为它的电压水平较高但功耗相对较大。
DIFF_SSTL12和LVCMOS33是两种不同的电气接口标准它们定义了信号的电压水平和特性通常用于高速数字电路的信号传输。下面是对这两种标准的详细比较:
电压水平DIFF_SSTL12的电压水平较低1.2V而LVCMOS33的电压水平较高3.3V。 信号类型DIFF_SSTL12使用差分信号而LVCMOS33使用单端信号。 应用场景DIFF_SSTL12更适合高速数据传输因为它的差分特性有助于减少噪声和提高信号完整性。LVCMOS33则更适用于低速或中等速度的数字电路因为它的电压水平较高信号更容易被检测。 设计考虑:
在设计电路时需要根据应用的具体需求选择合适的电气标准。例如如果需要高速数据传输可能会选择DIFF_SSTL12。如果对功耗要求不高且电路速度不是主要考虑因素可能会选择LVCMOS33。 兼容性:
在实际应用中可能需要在不同的电气标准之间进行接口转换例如使用电平转换器将LVCMOS33信号转换为DIFF_SSTL12信号或者反之。 信号完整性:
差分信号如DIFF_SSTL12在长距离传输和高速应用中具有更好的信号完整性因为它们对外部噪声的抵抗能力更强。
在电子设计中选择不同的电气标准如DIFF_SSTL12和LVCMOS33通常基于以下几个考虑因素
信号完整性: DIFF_SSTL12是一种差分信号标准它提供了更好的信号完整性和抗干扰能力。差分信号可以减少电磁干扰EMI和信号退化因为它们通过测量两个信号之间的电压差来确定信号状态而不是每个信号的绝对电压。
速度: 差分信号通常用于高速数据传输因为它们可以更快速地切换状态并且信号传播延迟较小。SSTL12标准可能被设计用于高速信号传输而LVCMOS33可能用于较低速度的信号。
功耗: LVCMOS33标准由于其较高的电压水平可能在某些情况下提供更好的功耗效率尤其是在不需要高速传输的场合。
兼容性: 设计者可能需要确保系统时钟与外部设备的接口兼容。如果外部设备使用LVCMOS33标准那么使用rst_n作为低电平有效的复位信号可能更合适。
设计复杂性: 在某些情况下使用LVCMOS33标准可能简化设计因为这种标准在许多现有的电子系统中已经广泛使用并且可能更容易与其他组件集成。
成本: 选择不同的电气标准可能会影响生产成本。在某些情况下使用LVCMOS33可能更经济因为它可能需要更少的定制化设计。
系统要求: 系统设计可能要求某些信号使用特定的电气标准以满足特定的性能或功能需求。
信号类型: sys_clk_p/n作为系统时钟信号使用差分信号可以提供更准确的同步而rst_n作为复位信号可能不需要高速传输因此使用LVCMOS33标准可能足够。
安全和可靠性: 在某些应用中使用差分信号可以提高系统的可靠性和安全性因为它们对噪声的抵抗能力更强。
技术规范: 不同的信号可能遵循不同的技术规范或行业标准这可能要求使用特定的电气标准。
综上所述选择DIFF_SSTL12作为系统时钟信号的电气标准以及LVCMOS33作为复位信号的电气标准是基于多种设计考虑和技术要求的结果。
sys_clk_p/n:
这些通常指的是系统时钟的正相(sys_clk_p)和负相(sys_clk_n)输入。在差分信号中它们一起工作以提供精确的时钟信号。
系统时钟的正相sys_clk_p和负相sys_clk_n是差分信号传输中的两个互补的信号。差分信号传输是一种在电子通信中广泛使用的技术它通过使用成对的信号线来传输信息其中一个信号线表示正相另一个表示负相。
set_property PACKAGE_PIN AL8 [get_ports sys_clk_p] #这行代码为sys_clk_p可能代表系统时钟的正相位指定了物理引脚位置AL8。set_property是Tcl中用于设置属性的命令PACKAGE_PIN属性指定了FPGA封装中引脚的物理位置。
set_property IOSTANDARD DIFF_SSTL12 [get_ports sys_clk_p] #此行设置了sys_clk_p的输入/输出标准为DIFF_SSTL12这是一种差分信号标准适用于高速或高稳定性的时钟信号。
set_property IOSTANDARD DIFF_SSTL12 [get_ports sys_clk_n] #这行代码为sys_clk_n可能代表系统时钟的负相位设置了相同的差分信号标准DIFF_SSTL12。sys_clk_p/n作为系统时钟信号使用差分信号可以提供更准确的同步而rst_n作为复位信号可能不需要高速传输因此使用LVCMOS33标准可能足够。
下面是一些关于这两个信号的详细说明
差分信号:
差分信号传输可以提高信号的完整性和抗干扰能力。由于信号是通过一对互补的信号线传输的因此它们之间的电压差代表了实际的信号状态。 sys_clk_p:
正相信号通常标记为sys_clk_p它代表了时钟信号的高电平部分。在数字电路中高电平通常与逻辑1相对应。 sys_clk_n:
负相信号通常标记为sys_clk_n它代表了时钟信号的低电平部分。在数字电路中低电平通常与逻辑0相对应。 时钟信号的作用:
系统时钟是同步数字电路操作的基准信号。它为电路中的逻辑门和寄存器提供同步脉冲确保数据在正确的时刻被读取或写入。 差分时钟的优势:
使用差分时钟可以减少电磁干扰EMI和信号退化因为信号的完整性不受外部噪声的影响。差分信号的接收端通过比较两个信号线的电压差来确定信号状态而不是单独测量每个信号线的绝对电压。 应用场景:
差分时钟信号在高速数据传输和长距离通信中尤为重要例如在高速串行通信接口如PCIe、SATA、USB等中。 信号完整性:
在设计高速电路时信号完整性是一个关键考虑因素。差分信号有助于减少信号的时延和失真从而确保数据传输的准确性。 差分时钟信号是现代电子设计中的一个重要组成部分特别是在需要高速和高可靠性的系统中。
rst_n:
这是复位信号其中n代表它是低电平有效的意味着当信号为低电平时系统或设备会进行复位。
set_property PACKAGE_PIN AN12 [get_ports rst_n] #这行代码为复位信号rst_n低电平有效的复位信号指定了物理引脚位置AN12。
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports rst_n] #此行为rst_n设置了输入/输出标准为LVCMOS33这是一种低电压互补金属氧化物半导体标准适用于3.3V的工作电压。UART
UART即通用异步接收/发送装置Universal Asynchronous Receiver/Transmitter是一种串行通信协议和设备用于计算机和电子设备之间的数据传输。以下是UART的一些关键特性和功能
异步通信:
UART使用异步通信方式这意味着发送和接收设备不需要共享一个时钟信号来同步数据传输。 数据传输速率:
数据传输速率由波特率Baud Rate决定这是每秒传输的比特数。常见的波特率有9600、19200、38400、115200等。 串行数据:
UART通过串行方式传输数据即每次传输一个比特。 数据帧:
数据通常以帧的形式传输一个数据帧包括起始位、数据位、奇偶校验位可选和停止位。 起始位:
每个数据帧开始时UART发送一个起始位通常为0。 数据位:
数据位是传输数据的核心部分常见的数据位长度有7位、8位等。 奇偶校验位:
可选的奇偶校验位用于错误检测可以是奇校验或偶校验。 停止位:
数据帧传输结束后UART发送一个或两个停止位通常为1用于标识数据帧的结束。 全双工通信:
UART支持全双工通信即可以同时发送和接收数据。 连接方式:
UART通常通过串行接口如RS-232、RS-485等连接到其他设备。 应用场景:
UART广泛应用于计算机、微控制器、调制解调器、传感器等设备的数据通信。 硬件实现:
UART可以作为独立芯片或集成在微控制器、FPGA等设备中。 软件配置:
UART的波特率、数据位、停止位和奇偶校验等参数通常可以通过软件配置。 中断和DMA:
许多微控制器中的UART模块支持中断和直接内存访问DMA以提高数据传输的效率和灵活性。 UART是一种非常基本但广泛使用的串行通信协议适用于各种低速到中等速度的数据传输应用。
set_property PACKAGE_PIN D11 [get_ports {uart_rx}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {uart_rx}]set_property PACKAGE_PIN D10 [get_ports {uart_tx}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {uart_tx}]这些命令用于设置FPGA引脚的属性。Tcl是一种脚本语言常用于自动化设计流程和配置FPGA。下面是对这些命令的解释
set_property: 这是一个Tcl命令用于设置FPGA设计中的属性。
PACKAGE_PIN: 这个属性指定了FPGA芯片上的物理引脚。在这个例子中D11和D10是FPGA芯片上的引脚编号。
get_ports {uart_rx} 和 get_ports {uart_tx}: 这些是Tcl命令用于获取名为uart_rx和uart_tx的端口。uart_rx通常代表UART通用异步接收/发送装置接收端口而uart_tx代表UART发送端口。
IOSTANDARD: 这个属性定义了FPGA引脚的电气标准。在这个例子中LVCMOS33被设置为uart_rx和uart_tx端口的电气标准。
LVCMOS33: 这是一个电气标准表示低电压互补金属氧化物半导体33表示3.3V的逻辑电平。这通常用于低速或中等速度的数字信号。
这些命令的作用是将FPGA设计中的UART接收和发送端口分别映射到物理引脚D11和D10上并且指定这两个引脚使用LVCMOS33电气标准。这样配置后设计中的UART通信就可以通过这些特定的引脚与外部设备进行交互。
在实际的FPGA设计过程中这样的脚本可以帮助自动化引脚分配和电气配置确保设计满足特定的硬件要求和接口标准。
时钟
create_clock -period 20.000 -name clk -waveform {0.000 10.000} [get_ports clk]
set_property C_CLK_INPUT_FREQ_HZ 300000000 [get_debug_cores dbg_hub]
set_property C_ENABLE_CLK_DIVIDER false [get_debug_cores dbg_hub]
set_property C_USER_SCAN_CHAIN 1 [get_debug_cores dbg_hub]
connect_debug_port dbg_hub/clk [get_nets clk_IBUF_BUFG]create_clock:
这个命令用于创建一个新的时钟定义。它指定了时钟的周期以纳秒为单位和时钟的波形上升沿和下降沿的时间。
-period 20.000: 表示时钟周期为20纳秒即50MHz的频率。
-name clk: 给创建的时钟定义命名为clk。
-waveform {0.000 10.000}: 定义时钟的波形0.000表示时钟开始时为010.000表示时钟在10纳秒后变为1。
[get_ports clk]:
这个命令获取名为clk的端口并将创建的时钟定义应用到这个端口上。 set_property C_CLK_INPUT_FREQ_HZ 300000000 [get_debug_cores dbg_hub]:
这个命令为调试核心dbg_hub设置了时钟输入频率的属性这里是300MHz。 set_property C_ENABLE_CLK_DIVIDER false [get_debug_cores dbg_hub]:
这个命令设置调试核心dbg_hub的时钟分频器属性为false表示不启用时钟分频。 set_property C_USER_SCAN_CHAIN 1 [get_debug_cores dbg_hub]:
这个命令设置调试核心dbg_hub的用户扫描链属性为1这可能与测试或调试配置有关。 connect_debug_port dbg_hub/clk [get_nets clk_IBUF_BUFG]:
这个命令将调试核心dbg_hub的时钟端口clk连接到名为clk_IBUF_BUFG的网络。这通常意味着将外部时钟信号通过一个输入缓冲器IBUF和一个全局时钟缓冲器BUFG连接到调试核心。 这些命令通常用于FPGA设计中的时钟管理和调试接口配置确保设计满足特定的时钟要求和调试需求。通过这些设置设计者可以精确控制时钟信号的频率和相位以及如何将时钟信号连接到FPGA的调试逻辑。
JTAG:
JTAG是联合测试行动组的缩写是一种标准的测试接口用于对电子设备进行测试和编程。TAG是一种用于测试印刷电路板上芯片之间连接的标准也用于芯片内部的编程和调试。JTAG接口允许对芯片进行在线测试例如边界扫描测试和固件更新。 用途JTAG主要用于设备制造和维修期间的故障诊断、调试以及固件更新。
GPIO
GPIO是通用输入输出的缩写指的是可以配置为输入或输出的数字信号引脚。GPIO是微控制器、微处理器或FPGA等数字电路中的一种通用引脚可以被程序设置为输入或输出。GPIO用于各种简单的输入输出功能如读取按钮状态、控制LED等。 用途GPIO非常灵活用于基本的数字信号操作。
ONFI
ONFI是开放NAND闪存接口的缩写是一个行业标准定义了NAND闪存的接口规范。ONFI是一种为NAND闪存芯片定义的标准接口。它由多个大型半导体公司共同开发旨在标准化NAND闪存的接口以确保不同厂商的产品之间的互操作性。 用途ONFI使得系统设计者可以不受供应商限制地选择NAND闪存芯片因为符合ONFI标准的芯片能保证相互兼容。
PCIe
PCIe是周边组件互连快速总线的缩写是一种高速串行输入/输出总线标准用于计算机硬件设备之间的连接。PCIe是一种高速串行计算机扩展总线标准用于连接主板的中央处理单元与扩展卡及其他设备。PCIe提供比旧的并行PCI总线更高的基带带宽和更低的引脚计数。 用途PCIe广泛应用于高性能数据传输需求的设备如显卡、固态硬盘、网络卡等。
