FPGA跨时钟相位对齐问题

atomdust

背景描述：这个项目是电源管理芯片的闭环控制部分，采用模拟+数字混合设计，数字部分用FPGA进行验证。
系统需要三个时钟，clk204m, clk12m, clk200k。
ASIC设计实现时这样做的：
clk204m进行16分频产生clk12m，然后clk12再进行64分频产生clk200k。

FPGA验证时是这样做的：
FPGA外部接36M晶振，内部通过DCM产生clk204m，其他两个时钟就使用代码的分频逻辑产生。

问题描述：
因为设计的前提是这三个时钟相位必须对齐，但是FPGA又无法做到这一点（或者可以做到，只是我还没想到办法？），所以经常会跑飞。

问题求助：
1）对于目前这个时钟架构，FPGA可以做到三个时钟相位对齐吗（使用的virtex4）？
2）有必要修改设计的时钟树吗？如果要改，建议如何修改？
3）闭环系统调试中，如何查找问题？比如采用算法1时，环路控制的相当好，纹波很小。然后采用算法2，纹波变大，如何确定是哪里导致出问题的呢？因为检查算法2中任何一个环节的数据，都是变差的。实际测试中，从算法1到算法2，很小心的一个模块一个模块的替换，还是找不到问题所在。。。

harry_hust

回复 1# atomdust


   我不知道为什么一定要对其，对于这种手动分频后的时钟，相位肯定是有偏差的，可以看成是不同的时钟域。那你的数据在各个时钟域传输的时候做隔离就好了，一般用FIFO做数据的时钟域隔离。控制信号可以通过控制信号脉冲长度或者握手方式跨时钟域。

atomdust

回复 2# harry_hust

谢谢你的解答，解决了我的前两个疑问。还有另外一个解决方法，就是整个系统都采用204M时钟，将12M和200K转换成204M的时钟使能。

upsingmen

闭环控制系统的调试不同于开环。
闭环是一个整体，不能单纯替换某一个模块去解决。而是在现有的闭环系统中，在错误点查找真正引入的不合理的误差量

杰克淡定

你先要明白自己的asic设计中，是否需要这三个时钟同步？如果必须同步，FPGA综合一样可以实现这三个时钟的同步。不过204M对FPGA综合要求有点高了，如果可以建议FPGA实现时等比例降频

atomdust

回复 5# 杰克淡定

请指点，FPGA综合如何做到同步呢？目前手头上有xilinx的V4和V6。

huster

用时钟使能的方法不是很好嘛？204MHz对V6来说没问题

fascinate_lyd

时钟使能挺好，环路的问题只能自己研究了。

atomdust

更新一下调试进度：
修改时钟架构，整个系统仅使用一个204MHz时钟，另外两个时钟12M和200K采用时钟使能处理。
综合后的timing没有问题（现在用的V4）。
排除了timing的问题，但是环路的问题仍然还没找到原因，继续debug

jasonell

学习了，还没玩这么高级的。