有些FPGA學(xué)習(xí)者,，看Xilinx的Datasheet會注意到Xilinx的FPGA沒有PLL,，其實(shí)DCM就是時(shí)鐘管理單元,。

1,、DCM概述

 DCM內(nèi)部是DLL（Delay Lock Loop結(jié)構(gòu)，對時(shí)鐘偏移量的調(diào)節(jié)是通過長的延時(shí)線形成的,。DCM的參數(shù)里有一個(gè)PHASESHIFT（相移）,，可以從0變到255。所以我們可以假設(shè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)里從輸入引腳clkin到輸出引腳clk_1x之間應(yīng)該有256根延時(shí)線（實(shí)際上,，由于對不同頻率的時(shí)鐘都可以從0變到255,，延時(shí)線的真正數(shù)目應(yīng)該比這個(gè)大得多）。DCM總會把輸入時(shí)鐘clkin和反饋時(shí)鐘CLKFB相比較,，如果它們的延時(shí)差不等于所設(shè)置的PHASESHIFT,，DCM就會改變在clkin和clk_1x之間的延時(shí)線數(shù)目，直到相等為止,，輸出和輸入形成閉環(huán),，動態(tài)調(diào)整到設(shè)定值再退出,。這個(gè)從不等到相等所花的時(shí)間，就是輸出時(shí)鐘鎖定的時(shí)間,，相等以后,，lock_flag標(biāo)識才會升高。

當(dāng)DCM發(fā)現(xiàn)clkin和clkfb位相差不等于PHASESHIFT的時(shí)候,，就去調(diào)節(jié)clk_1x和clkin之間延時(shí),，所以如果clk_1x和clkfb不相關(guān)的話，那就永遠(yuǎn)也不能鎖定了,。

 2,、如何使用DCM

DCM一般和BUFG配合使用，要加上BUFG,，應(yīng)該是為了增強(qiáng)時(shí)鐘的驅(qū)動能力,。DCM的一般使用方法是,，將其輸出clk_1x接在BUFG的輸入引腳上,，BUFG的輸出引腳反饋回來接在DCM的反饋時(shí)鐘腳CLKFB上。另外,，在FPGA里,，只有BUFG的輸出引腳接在時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)上，所以一般來說你可以不使用DCM,，但你一定會使用BUFG,。有些兄弟總喜歡直接將外部輸入的時(shí)鐘驅(qū)動內(nèi)部的寄存器，其實(shí)這個(gè)時(shí)候雖然你沒有明顯地例化BUFG,，但工具會自動給你加上的,。

3、使用DCM可以消除時(shí)鐘skew

使用DCM可以消除時(shí)鐘skew,。這個(gè)東西一直是我以前所沒有想清楚的,，時(shí)鐘從DCM輸出開始走線到寄存器，這段skew的時(shí)間總是存在的,，為什么用DCM就可以消除呢,？直到有一天忽然豁然開朗，才明白其原委,。對高手來說,，也許是極為easy的事情，但也許有些朋友并不一定了解,，所以寫出來和大家共享,。

為說明方便起見，我們將BUFG的輸出引腳叫做clk_o,，從clk_o走全局時(shí)鐘布線到寄存器時(shí)叫做clk_o_reg,，從clk_o走線到DCM的反饋引腳CLKFB上時(shí)叫clkfb,，如圖所示。實(shí)際上clk_o,， clk_o_reg,， clkfb全部是用導(dǎo)線連在一起的。

所謂時(shí)鐘skew,，指的就是clk_o到clk_o_reg之間的延時(shí),。如果打開FPGA_Editor看底層的結(jié)構(gòu)，就可以發(fā)現(xiàn)雖然DCM和BUFG離得很近,，但是從clk_o到clkfb卻繞了很長一段才走回來,，從而導(dǎo)致從clk_o到clk_o_reg和clkfb的延時(shí)大致相等。

總之就是clk_o_reg和clkfb的相位應(yīng)該相等,。所以當(dāng)DCM調(diào)節(jié)clkin和clkfb的相位相等時(shí),，實(shí)際上就調(diào)節(jié)了clkin和clk_o_reg相等。而至于clk_1x和clk_o的相位必然是超前于clkin,， clkfb,， clk_o_reg的，而clk_1x和clk_o之間的延時(shí)就很明顯,，就是經(jīng)過那個(gè)BUFG的延遲時(shí)間,。

 4、對時(shí)鐘skew的進(jìn)一步討論

最后,，說一說時(shí)鐘skew的概念,。時(shí)鐘skew實(shí)際上指的是時(shí)鐘驅(qū)動不同的寄存器時(shí)，由于寄存器之間可能會隔得比較遠(yuǎn),，所以時(shí)鐘到達(dá)不同的寄存器的時(shí)間可能會不一樣,，這個(gè)時(shí)間差稱為時(shí)鐘skew。這種時(shí)鐘skew可以通過時(shí)鐘樹來解決,，也就是使時(shí)鐘布線形成一種樹狀結(jié)構(gòu),，使得時(shí)鐘到每一個(gè)寄存器的距離是一樣的。很多FPGA芯片里就布了這樣的時(shí)鐘樹結(jié)構(gòu),。也就是說,，在這種芯片里，時(shí)鐘skew基本上是不存在的,。

說到這里,，似乎有了一個(gè)矛盾，既然時(shí)鐘skew的問題用時(shí)鐘樹就解決了,，那么為什么還需要DCM+BUFG來解決這個(gè)問題,？另外，既然時(shí)鐘skew指的是時(shí)鐘驅(qū)動不同寄存器之間的延時(shí),，那么上面所說的clk_o到clk_o_reg豈非不能稱為時(shí)鐘skew,？

 先說后一個(gè)問題,。在一塊FPGA內(nèi)部，時(shí)鐘skew問題確實(shí)已經(jīng)被FPGA的時(shí)鐘方案樹解決,，在這個(gè)前提下clk_o到clk_o_reg充其量只能叫做時(shí)鐘延時(shí),，而不能稱之為時(shí)鐘skew?？上У氖荈PGA的設(shè)計(jì)不可能永遠(yuǎn)只在內(nèi)部做事情,，它必然和外部交換數(shù)據(jù)。例如從外部傳過來一個(gè)32位的數(shù)據(jù)以及隨路時(shí)鐘,，數(shù)據(jù)和隨路時(shí)鐘之間滿足建立保持時(shí)間關(guān)系（Setup Hold TIme）,，你如何將這32位的數(shù)據(jù)接收進(jìn)來？如果你不使用DCM,，直接將clkin接在BUFG的輸入引腳上,，那么從你的clk_o_reg就必然和clkin之間有個(gè)延時(shí)，那么你的clk_o_reg還能保持和進(jìn)來的數(shù)據(jù)之間的建立保持關(guān)系嗎,？顯然不能,。相反，如果你采用了DCM,，接上反饋時(shí)鐘,，那么clk_o_reg和clkin同相,，就可以利用它去鎖存進(jìn)來的數(shù)據(jù),。可見,，DCM+BUFG的方案就是為了解決這個(gè)問題,。而這個(gè)時(shí)候clk_o到clk_o_reg的延時(shí)，我們可以看到做內(nèi)部寄存器和其他芯片傳過來的數(shù)據(jù)之間的時(shí)鐘skew,。

由此,，我們可以得出一個(gè)推論，從晶振出來的時(shí)鐘作為FPGA的系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí),，我們可以不經(jīng)過DCM,，而直接接到BUFG上就可以，因?yàn)槲覀儾⒉辉谝鈴腸lkin到clk_o_reg的這段延時(shí),。