xilinx FPGA中oddr，idelay的用法详解

我们知道xilinx FPGA的selectio中有ilogic和ologic资源，可以实现iddr/oddr，idelay和odelay等功能。刚入门时可能对xilinx的原语不太熟练，在vivado的tools-> language templates中搜索iddr idelay等关键词，可以看到A7等器件下原语模板。复制出来照葫芦画瓢，再仿真一下基本就能学会怎么用了。

1. oddr

oddr和iddr都一样，以oddr为例，先去templates里把模板复制出来。

Add simulation source，建立一个简单的仿真文件。

module simu_oddr(
 
    );
        
    reg clk = 1'd0;
    always
    forever #2 clk = ~ clk;
       ODDR #(
       .DDR_CLK_EDGE("OPPOSITE_EDGE"), // "OPPOSITE_EDGE" or "SAME_EDGE" 
       .INIT(1'b0),    // Initial value of Q: 1'b0 or 1'b1
       .SRTYPE("SYNC") // Set/Reset type: "SYNC" or "ASYNC" 
    ) ODDR_inst (
       .Q(Q),   // 1-bit DDR output
       .C(clk),   // 1-bit clock input
       .CE(1'd1), // 1-bit clock enable input
       .D1(1'd1), // 1-bit data input (positive edge)
       .D2(1'd0), // 1-bit data input (negative edge)
       .R(1'd0),   // 1-bit reset
       .S(1'd0)    // 1-bit set
    );
    
endmodule

ODDR的使用方法在selectoi中的参考手册ug471中127页开始有说明，使用这些资源首先要参考的都是官方的资源手册。

简单说明：

CE是使能，C是时钟，在时钟的上升沿下降沿分别输出D1和D2，Q是输出，S/R是复位，R = 1 Q输出0，S= 1，Q输出1，默认情况应该两个都等于0 ，两个都等于1时，输出0。"OPPOSITE_EDGE" or "SAME_EDGE" 手册中也有说明，指明采样时刻不同，具体有什么应用上区别我也不知道。

通过仿真，就可以看到输出是什么情况，在上升沿输出1，下降沿输出0，还可以看到输出有一点滞后。iddr和oddr在rgmii的接口中就可以方便地接收数据，转为gmii。一般情况要注意下时钟和数据的对齐问题，采样时钟可以相位往后一点，90° 1//4周期，输出的时候时钟也相应地滞后一点，就根据实际情况来，125M的DDR还是很容易采样稳定的。

2.idelay

在ug471告诉我们，只有hp bank才有odelay，在ug475中说明哪些系列有hp bank，简单说hp bank速度快很多，支持odelay，电压只能1.2V- 1.8V。其中A7全系是没有odelay的，K7才有（保留意见，简单看了一下），所以在language templates中搜索odelay是没有A系列的原语的。

idelay作用就是实现输入延迟，实际中应该有更明确的用法，这里只是我自己学习时的一些介绍。同样在ug471中对idelay也有介绍，有固定延时，可变延时，使用时都要例化idelay ctrl，延时的精度就可idelay ctrl的接入时钟有关。一个bank 只有1个idelay ctrl，同一个bank 要用idelay或者odelay，延时精度是一样的，虽然可以idelay ctrl可以接200Mhz，300Mhz，但同一个bank只能接1个，也只需要例化一次。多个bank要用idelay时，就要例化多次。

`timescale 1ns / 1ps
 
module s(
 
    );
    
    reg clk = 1'd0;
    always
    forever #2.5 clk = ~ clk;
    
    
     (* IODELAY_GROUP = "idelay" *)
       IDELAYCTRL IDELAYCTRL_inst (
       .RDY(),       // 1-bit output: Ready output
       .REFCLK(clk), // 1-bit input: Reference clock input
       .RST(1'd0)        // 1-bit input: Active high reset input
    );
 
    
    reg clk2 = 1'd0;
    always @(posedge clk)
        clk2 <= ~clk2;
    
    
    wire DATAOUT;
    
       (* IODELAY_GROUP = "idelay" *) // Specifies group name for associated IDELAYs/ODELAYs and IDELAYCTRL
    
       IDELAYE2 #(
          .CINVCTRL_SEL("FALSE"),          // Enable dynamic clock inversion (FALSE, TRUE)
          .DELAY_SRC("IDATAIN"),           // Delay input (IDATAIN, DATAIN)
          .HIGH_PERFORMANCE_MODE("FALSE"), // Reduced jitter ("TRUE"), Reduced power ("FALSE")
          .IDELAY_TYPE("FIXED"),           // FIXED, VARIABLE, VAR_LOAD, VAR_LOAD_PIPE
          .IDELAY_VALUE(31),                // Input delay tap setting (0-31)
          .PIPE_SEL("FALSE"),              // Select pipelined mode, FALSE, TRUE
          .REFCLK_FREQUENCY(200.0),        // IDELAYCTRL clock input frequency in MHz (190.0-210.0, 290.0-310.0).
          .SIGNAL_PATTERN("DATA")          // DATA, CLOCK input signal
       )
       IDELAYE2_inst (
          .CNTVALUEOUT(CNTVALUEOUT), // 5-bit output: Counter value output
          .DATAOUT(DATAOUT),         // 1-bit output: Delayed data output
          .C(1'd1),                     // 1-bit input: Clock input
          .CE(1'd0),                   // 1-bit input: Active high enable increment/decrement input
          .CINVCTRL(1'd0),       // 1-bit input: Dynamic clock inversion input
          .CNTVALUEIN(1'd0),   // 5-bit input: Counter value input
          .DATAIN(1'd0),           // 1-bit input: Internal delay data input
          .IDATAIN(clk2),         // 1-bit input: Data input from the I/O
          .INC(1'd0),                 // 1-bit input: Increment / Decrement tap delay input
          .LD(1'd0),                   // 1-bit input: Load IDELAY_VALUE input
          .LDPIPEEN(1'd0),       // 1-bit input: Enable PIPELINE register to load data input
          .REGRST(1'd0)            // 1-bit input: Active-high reset tap-delay input
       );
 
endmodule

这里例化了一个idelay ctrl，是属于idelay group的，这个声明还没有研究过有什么用，不知道是不是指定idelay2和哪个ctrl是绑定的。idelay ctrl端口很简单，仿真时复位rst接0就好了，实际中推荐接输入时钟的pll lock引脚取反，保证在时钟锁定前（lock = 0）idelay ctrl处于复位状态。

idelay2中按推荐配置，从DATAIN还是从IDATAIN输入区别为是内部延时还是从IO输入，FIXED固定延时，idelay value先输入0，，时钟是200M，其他全部接0。此处，idelay的作用就是把IDATAIN的信号接入ilogic中，延时0个tap再从DATAOUT输出。可变延时的使用说明ug471上都有，还没学习，有需要了再去看。

idelay 有0-31个tap，分割200M的半个周期2.5ns，每个tap就是2.5ns/32 = 0.078125 ns

value = 0 可以看到输出延迟了0.6ns，value = 10时，延时了1.38ns。0.078125 * 10 + 0.6 = 1.38125，大体相近的。

其实oddr，idelay这些资源应该用起来都比较简单，可能我实际中就用了一下oddr/iddr，也没有觉得有多少难以调试的地方，本文简单介绍了这2个原语的使用方法，从复制原语，看手册介绍到仿真，其他原语也是类似的，学会如何去学习最重要。

文末再介绍一下generate，一样的在tools -> language templates中搜索。

   genvar;
   generate
      for (=0;<;=+1)
      begin:
         
      end
   endgenerate

用这个可以很方便地例化出多个相似的模块。

       genvar i; //genvar i;也可以定义到generate语句里面
       generate
              for(i=0;i<10;i=i+1)
              begin:mymodule
                     assign a[i]=reg[i];
              end
       endgenerate