ISERDESE2原语_iserdese2原语的使用

ISERDESE2主要是串行输入，两个器件进行通讯时，至少都需要一个数据线来传输数据，并且还需要满足一定的时序才能保证数据准确的传输。

在低速协议中，布线的传输延时可忽略不计，只要满足相应的协议就可实现数据的传输，当然这种情况只限外部干扰较小的情况，如果要确保传输的准确性，还需要进行校验。

但在高速传输时，在硬件上通过差分传输来降低外界的干扰信号，但数据线的长短会影响传输的时长。如通过clk和data两对差分线进行传输，由于clk的布线与dara的布线存在长短上的差异，主机传输到从机后clk和data的延时各不相同。如果我们希望在时钟上升沿上采集数据，但由于线的延时，可能在时钟上升沿时数据处于变化状态，这将会导致采集的数据错误。通过IDELAYE2原语可将某根信号线进行延时操作，以达到在时钟上升沿数据处于稳定的操作。

本文章主要参考Xilinx官方UG471和PG070数据手册。

下图为IDELAYE2例化框图。

 上图为IDELAYE2模块例化接口框图，IDELAY被称为信号延迟模块，它的作用就是把信号延迟一段时间。对于一些需要对齐的输入信号来说，这至关重要。在7系列FPGA中，它被称为IDELAYE2。IDELAYE2可以将信号延迟0~31节，在这区间任意可调，并且在参考时钟为200M时，每节的延迟精度为78ps（1/(32×2×FREF)，FREF为IDELAYCTRL的参考时钟）。

IDELAYE2可以一共有四个工作模式：固定延迟模式（FIXED）, 可变延迟模式（VARIABLE）, 可加载可变延迟模式（VAR_LOAD或VAR_LOAD_PIPE），VAR_LOAD与VAR_LOAD_PIPE模式相识，只是加载的位置不同，下文会进行阐述。

1.IDELAYE2端口说明

2.IDELAYE2属性说明

3.IDELAYE2的延时计算

        IDELAY2是一个可编程的31阶延迟原语，通过改变tap的值可以改变数据线的延时大小，其延时的分辨率与参考时钟频率f有关，延时的分辨率delay_resolution计算公式如下：
                         delay_resolution = 1/(32 * 2 * f)*1000000(ps)

其中f单位为Mhz。
  当f=200Mhz时，delay_resolution=78ps（注：计算出来为78.125ps，但会取整，为78ps）；
  同样，当f=300Mhz时，delay_resolution=52ps。
只要通过了 IDELAY2这个原语，都会先增加一个0.6ns的延时，延时的具体大小计算如下：
  1.当tap=0时，我们要弄清一个误区，tap=0时并不是延时就是0，此时delay_time=600ps；
  2.当tap!=0时，delay_time=600ps + tap * delay_resolution。

4.IDELAYE2模式

1.固定延迟模式（IDELAY_TPYE=FIXED）

  在该模式下数据延迟由属性IDELAY_VALUE设置，且延迟固定，不可更改。在该模式下，IDELAYCTRL原语必须例化。

2.可变延迟模式（IDELAY_TPYE=VARIABLE）

        在该模式下，延迟值可以在配置后通过CE和INC端口进行动态配置。同样，在该模式下，IDELAYCTRL原语也必须例化。该模式下的逻辑控制对应关系如下表所示。         

显示了IDELAY（IDELAY_TYPE=VARIABLE，IDELAY_VALUE=0，DELAY_SRC=IDATAIN）时序图：

        参考前文可变延迟模式下的逻辑表，可见1时刻C=1，LD=1，则会加载IDELAY_VALUE的值到tap，即此时tap0=IDELAY_VALUE；在时刻2时，C=1，LD=0，CE=1，INC=1，tap的值会自动累加1，即tap1=IDELAY_VALUE + 1；在时刻3时，C=1，LD=0，CE=0，INC=0，tap的值不变，即tap1=IDELAY_VALUE + 1；

3.可加载可变延迟模式（IDELAY_TYPE=VAR_LOAD）

  该模式下功能与VARIABLE模式下类似，只不过可以通过CNTVALUEIN加载延迟节拍数。多了一种延迟加载方法。当LD端口有效时可以加载新的延迟CNTVALUE值到控制模块。该模式下逻辑功能关系如下表所示。

 下图为可加载可变延迟模式时序图：

         对照表格，我们看一下时序图，当时刻0时，当C=1，LD=0，INC=0，CE=0，CNTVALUEIN = 5’b00010，CNTVALUEOUT、DATAOUT保持状态；1时刻C=1，LD=1，INC=0，CE=0，CNTVALUEIN=5’b00010，则会加载CNTVALUEIN的值到tap上，即tap=5‘b00010；在2时刻C=1，LD=0，INC=1，CE=1，CNTVALUEIN=5’b01010，则此时tap的值会自动加1，即tap=5‘b00010 + 1’b1 = 5‘b00011；在3时刻，C=1，LD=1，INC=0，CE=0，CNTVALUEIN=5’b01010，则会加载CNTVALUEIN的值到tap上，即tap=5‘b01010；

5、IDELAYCTRL原语

IDELAYCTRL其实是个辅助模块，这么说吧，只要咱们使用了IDELAY或者ODELAY，IDELAYCTRL必须被使用，要不然就无法正常工作。因为IDELAY或者ODELAY的延迟精度是由IDELAYCTRL的输入时钟决定的，一般为200MHz。下图为IDELAYCTRL例化框图。

1.IDELAYCTRL端口说明

2.IDELAYCTRL时序

         从时序图中可以看出，在IDELAYCTRL原语复位后要经过TIDELAYCTRLCO_RDY时间后RDY才被拉高，但若参考时钟在多个时钟周期内保持了不变，RDY就会拉低，此时IDELAYCTRL需要重新复位。

6、IDELAY仿真波形

1.FIXED模式

  当IDELAY_TYPE = FIXED为FIXED模式，线的延时时间由IDELAY_VALUE来确定。首先当IDELAY_VALUE = 0时，仿真结果如下：
可见，线延时了600ps。

 当IDELAY_TYPE = FIXED为FIXED模式，线的延时时间由IDELAY_VALUE来确定。首先当IDELAY_VALUE = 1时，仿真结果如下：
可见，线延时了678ps。

 同理，按照公式31阶应该为600+78*31=3018

 2.VARIABLE模式

当top=13时，延迟等于600+13*78=1614

当top=15时，延迟等于600+15*78=1770

根据对IDELAYE2的FIXED模式进行的仿真可以看出，结果与UG471一致。