quartus工具篇——PLL IP核的使用

1、PLL简介

PLL(Phase-Locked Loop,相位锁环)是FPGA中非常重要的时钟管理单元,其主要功能包括:

1. 频率合成 - PLL可以生成比输入时钟频率高的时钟信号。
2. 频率分频 - PLL也可以输出分频后的较低频率时钟。
3. 减小时钟抖动 - PLL可以过滤输入时钟中的噪声和抖动。
4. 锁相输出 - PLL可以使多个时钟保持一定的相位关系。
5. 时钟复用 - 一个PLL可以驱动多个时钟域。

PLL的工作原理是通过控制环路内VCO的相位和频率实现以上功能。

在FPGA中,PLL广泛用于:

• 生成界面、存储等需要的各种工作时钟
• 将外部时钟处理后提供低抖动时钟
• 实现模块间的时钟域同步

PLL提供时钟的稳定性和灵活性,是FPGA设计中必不可少的时钟管理机制

2、具体实现配置

选中点击打开后会出现以下配置界面，配置自己芯片的时钟频率，我这里配置的是50MHZ

取消勾选掉多余的信号

按照下列步骤配置输出的时钟频率，我这里配置了三个时钟clk c0、clk c1、clk c2，分别是10MHZ、20MHZ、300MHZ

生成文件，勾选生成对应的文件、我这里多勾选了bsf文件，是这个PLL ip核的波形文件、PLL_inst.v是实例化的部分，其他的文件这里不做过多的叙述

点击finish生成，这里生成了PLL的实现文件，我们可以将之前勾选的文件添加进项目中

生成的文件位置会在你创建项目的目录下，我们将PLL_inst初始化文件添加进来：

PLL_inst.v文件内容，会存放实例化模块，方便我们进行调用和仿真，我们只需要将我们的信号与PLL信号进行联通就行，如下列所示，c0将生成10MHZ的时钟、c1将生成20MHZ的时钟、c2将生成300MHZ的时钟

PLL	PLL_inst (.inclk0 ( inclk0_sig ),.c0 ( c0_sig ),.c1 ( c1_sig ),.c2 ( c2_sig ));

3、使用配置的PLL进行仿真

仿真代码：

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// This file contains a Verilog test bench template that is freely editable to  
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// fill out necessary details.                                                  
// *****************************************************************************
// Generated on "07/24/2023 19:18:12"// Verilog Test Bench template for design : t5
// 
// Simulation tool : ModelSim-Altera (Verilog)
// `timescale 1 ns/ 1 ns
module t5_vlg_tst();
// constants                                           
// general purpose registers// test vector input registers
parameter SYS_CLK = 20;
reg clk;// wires                                               
wire c0_sig;
wire c1_sig;
wire c2_sig;// assign statements (if any)                          always #(SYS_CLK/2) clk = ~clk;initial beginclk = 1'b0;#(200*SYS_CLK);$stop;
endPLL	PLL_inst (.inclk0 ( clk ),.c0 ( c0_sig ),.c1 ( c1_sig ),.c2 ( c2_sig ));endmodule

4、仿真结果

我这里仿真了50MHZ的时钟，可以看到结果完全相符合

5、总结

在fpga开发中时钟配置十分重要，本文略讲的比较简单，可以观看下列视频加深了解

04_IP核之PLL使用讲解_哔哩哔哩_bilibili