FPGA学习笔记之嵌入式锁相环模块ALTPLL的配置和调用

1、FPGA学习笔记之嵌入式锁相环模块ALTPLL的配置和调用2016/2/11背景：Quartus II 13.0sp1 (64-bit)、Modelsim SE-64 10.1c、DE2-70目的：今天我们通过一个实验来认识和初步使用锁相环模块ALTPLL，实验的内容是将输入的50Mhz的时钟信号经过锁相环模块ALTPLL，输出一路25MHz的分频信号、一路100MHz的倍频信号和一路有3ns相移的50Mhz的时钟信号。说明：我们有两种方式可以验证实验的正确性，一种方法是通过DE2-70开发板，将三路信号从FPGA的引脚输出，通过示波器观察，验证结果；另外一种方法是编写激励块，在软件Quart

2、us II中调用Modelsim SE进行仿真验证实验的正确性。本实验会给出激励块，在仿真环境Modelsim SE中验证实验结果。1、 配置锁相环模块ALTPLL：1） 打开Quartus II软件，选择菜单栏Tool-Mega Wizard Plug-In Manager,选择Create a new custom megafunction,意为创建一个新的红功能模块，然后单击Next；2） 在弹出的界面中，右上角选择器件系列和输出文件类型（此处选择Cyclone II和Verilog），在左边框栏中选择IO文件夹下的ALTPLL，最后选择输出文件保存路径和文件名，按如图所示设置后，点击N

3、ext；3） 在新弹出的界面中，设置输入时钟inclk0的频率为50MHz(因为DE2-70开发板的输入时钟为50Mhz)，设置device speed grade为6，这个参数与具体芯片的型号有关，其他保持默认，然后点击Next；4)设置输入输出信号。在弹出的界面中，按照如图所示设置，其中Optional Input项目下面包含”pllena(使能端，高电平有效)”、”areset(异步清零端，高电平有效)”、”pfdena(相位/频率检测器的使能端，高电平有效)”，为了方便操作，我们只选择了areset异步清零端；同时Lock Output项目下，选择”locked”,通过这个输出端口可以

4、判断锁相环是否失锁，高电平表示正常；5)单击Next两次，在弹出的界面中设置三个输出信号c0、c1、c2的参数（频率、相位和占空比）。设置输出信号c0的频率为25MHz,相移为零，占空比为50%，c1的频率为50MHz,相移为4ns，占空比为50%, c2的频率为100MHz,相移为零，占空比为50%,按照如图进行设置：说明：可以通过分频因子和倍频因子设置输出信号频率，也可以直接输入输入信号频率，具体使用哪种方法，根据个人爱好！需要选中Use this clock,图片中忘记标记！6)设置输出文件类型。设置完c0、c1、c2输出信号的频率、相位和占空比等参数后，点击两次Next，在新弹出的界面

5、中选择需要的输出文件格式。说明：MyPll.v文件是我们建立的实例模块，需要在顶层模块中调用，所以系统默认选中； MyPll_inst.v文件展示了在顶层模块中引用的方法； MyPll.bsf文件与原理图有关； 每个人可以根据自己的需要选择文件，一般情况下保持默认即可！7）点击Finish，配置完毕。2、新建顶层文件，引用刚才生成的MyPll.v文件，同时编写激励块文件，进行相关设置。 说明:关于如何建立工程、生成激励块文件，可以参考我的另一篇博文！ 1)新建工程，并编写顶层模块，命名为My_Pll_Top.v具体代码如下所示： module My_Pll_Top(areset,inclock

6、0,c0,c1,c2,locked); input areset,inclock0; output c0,c1,c2,locked; MyPll MyPll_inst(.areset(areset),.inclk0(inclock0),.c0(c0),.c1(c1),.c2(c2),.locked(locked);endmodule 2）编写激励块文件，具体代码如下: timescale 1 ns/ 1 psmodule My_Pll_Top_vlg_tst();reg areset;reg inclock0; wire c0;wire c1;wire c2;wire locked;My_Pl

7、l_Top i1 ( .areset(areset),.c0(c0),.c1(c1),.c2(c2),.inclock0(inclock0),.locked(locked) );initial begin areset = 1b1; # 100 areset = 0;# 1000 $stop; $display(Running testbench); end always begin inclock0 = 1b0; inclock0 = #10 1b1; # 10; endendmodule2）将之前生成的MyPll.v文件加入到当前项目，然后对整个工程进行编译，直到编译通过。3、进行仿真测试，验证实验结果。 1)首先在Quartus II中对仿真环境进行设置(具体设置可以参考里一片博文)； 2)选择菜单栏Tools-Run Simulation Tool-RTL Simulation,等待一会，系统会自动打开Modelsim SE仿真环境。 3)实验结果如图所示，通过各个信号的波形，可以观察到输入信号inclock0和输出信号c0、c1、c2之间的关系: a、100ns之后，areset变为低电平，大约90ns之后，输出信号正常； b、输入信号inclo