FPGA时钟篇(一) 7系列的时钟结构

作者：张大侠，文章来源：<span id="profileBt"><a href="https://mp.weixin.qq.com/s/YDvhOgnbhMt7WYHODR4ZOQ"&gt; 傅里叶的猫</a></span>

从本篇文章开始，我们来介绍下Xilinx FPGA的时钟结构、资源、用法，首先从7系列的FPGA开始，因为7系列的FPGA结构跟前面的有很大不同，而且前面那些FPGA用的也越来越少了。

首先来看7系列FPGA的时钟结构图：

<li>Clock Region：时钟区域，下图中有6个时钟区域，用不同的颜色加以区分出来</li>
<li>Clock Backbone：从名字也能看出来，这个一个纵向贯穿整个FPGA的时钟资源，把FPGA的clock region分成了两个部分，所有的全局时钟时钟都要从这经过。可以看到BUFG都在Clock Backbone上。Clocking Center就是Backbone中间的分割线。</li>
<li>Horizontal Center：水平分割线，将FPGA的BUFG分割成上下相等的两部分，像下图中，上下各有16个BUFG。需要注意的是，BUFG不属于任何的clock region，并且BUFG可以到底FPGA的任一个时钟角落。</li>
<li>HROW：Horizontal Clock Row, 将每一个clock region分成上下两部分，全局时钟进入每个clock region时，需要要经过HROW，有点类似于Clock Backbone在FPGA中的作用。</li>
<li>CMT Backbone：Clock Backbone是整个FPGA的Backbone，是很珍贵的资源，而如果是上下相邻的clock region，可以通过CMT Backbone互连。</li>
<li>CMT Column：每个Cloumn包含一个MMCM和一个PLL。</li>
<li>GT Column：高速收发器的column。</li>
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2022-04/%E5%8D%9A%E5%AE%A2/100559186-24…; alt=""></center>

有同学可能有疑惑，为什么要分clock region，用一个clock region不是更简单么?

下面用我师兄的回复：为了适用更多的时钟，加入没有clock region，那就全部是global clock，如果有16个时钟网络，那最多就支持16个时钟。而分成了clock region后，如果该区域的时钟资源恰好可以布局到对应的region，则只使用该region的时钟网络资源。

也就是说，如果有16个时钟网络资源，那么极限情况下，两个region就可以使用32个时钟。