5. Cyclone IV 器件中的时钟网络与 PLL
November 2011
CYIV-51005-2.3
CYIV-51005-2.3
本章节介绍了 Cyclone® IV 器件系列中具有高级特性的层次时钟网络与锁相环 (PLL),
包括了实时重配置 PLL 计数器时钟频率和相移功能的详尽说明,这些功能使您能够扫
描 PLL 输出频率,以及动态调整输出时钟相移。
1 Quartus® II 软件在未使用外部器件情况下使能 PLL 及其功能。
本章节包含以下几部分内容:
■ 时钟网络 ( 第 5-1 页 )
■ Cyclone IV 器件中的 PLL( 第 5-18 页 )
■ Cyclone IV PLL 硬件概述 ( 第 5-20 页 )
■ 时钟反馈模式 ( 第 5-23 页 )
■ 硬件特性 ( 第 5-26 页 )
■ 可编程带宽 ( 第 5-32 页 )
■ 相移的实现 ( 第 5-32 页 )
■ PLL 级联 ( 第 5-33 页 )
■ PLL 重配置 ( 第 5-34 页 )
■ 扩频时钟 ( 第 5-41 页 )
■ PLL 规范 ( 第 5-41 页 )
时钟网络
Cyclone IV GX 器件提供了多达 12 个专用时钟管脚 (CLK[15..4]),以用于驱动全局时
钟 (GCLKs)。Cyclone IV GX 器件的每一侧 ( 左侧除外 ) 支持四个专用时钟管脚,这些
时钟管脚能够驱动高达 30 个 GCLK。
Cyclone IV E 器件提供了多达 15 个专用时钟管脚 (CLK[15..1]),以用于驱动高达 20
个 GCLK。Cyclone IV E 器件的左侧支持三个专用时钟管脚,在顶端、底部及右侧支持
四个专用时钟管脚 (EP4CE6 与 EP4CE10 器件除外 )。EP4CE6 和 EP4CE10 器件仅在器件
左侧支持三个专用时钟管脚,在器件右侧支持四个专用时钟引脚。
© 2011 Altera Corporation. All rights reserved. ALTERA, ARRIA, CYCLONE, HARDCOPY, MAX, MEGACORE, NIOS, QUARTUS and STRATIX words and logos
are trademarks of Altera Corporation and registered in the U.S. Patent and Trademark Office and in other countries. All other words and logos identified as
trademarks or service marks are the property of their respective holders as described at www.altera.com/common/legal.html. Altera warrants performance of its
semiconductor products to current specifications in accordance with Altera's standard warranty, but reserves the right to make changes to any products and
services at any time without notice. Altera assumes no responsibility or liability arising out of the application or use of any information, product, or service
described herein except as expressly agreed to in writing by Altera. Altera customers are advised to obtain the latest version of device specifications before relying
on any published information and before placing orders for products or services.
ISO
9001:2008
Registered
Cyclone IV 器件手册,
卷 1
2011 年 11 月
Subscribe
5–2
Chapter 5: Cyclone IV 器件中的时钟网络与 PLL
时钟网络
f 要了解关于每一个器件密度中的 GCLK 网络数量的详细信息,请参考 Cyclone IV FPGA
Device Family Overview 章节。
GCLK 网络
GCLK 驱动整个器件,并对器件各象限提供时钟。 器件中的所有资源 (I/O 单元、逻辑
阵列模块 (LAB)、专用乘法器模块以及 M9K 存储器模块 ) 都能够将 GCLK 用作时钟资
源。 这些全局网络资源可用于控制信号,例如:由外部管脚驱动的时钟使能及清零信
号。另外,内部逻辑也能够驱动 GCLK,以用于内部生成的 GCLK 和异步清零、时钟使
能,或者其它具有高扇出的控制信号。
第 5-4 页的表 5-1 和表 5-2 和第 5-7 页的表 5-3 列出了时钟源到 GCLK 网络的连接。
表 5-1. EP4CGX15, EP4CGX22 和 EP4CGX30G 的 CLK 网路连接 (1), (2)(1/2)
GCLK 网络
GCLK 网络时钟源
CLK4/DIFFCLK_2n
CLK5/DIFFCLK_2p
CLK6/DIFFCLK_3n
CLK7/DIFFCLK_3p
CLK8/DIFFCLK_5n
CLK9/DIFFCLK_5p
CLK10/DIFFCLK_4n/RE
FCLK1n
CLK11/DIFFCLK_4p/RE
FCLK1p
CLK12/DIFFCLK_7p/RE
FCLK0p
CLK13/DIFFCLK_7n/RE
FCLK0n
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
— — — — — v — v — v — — — — — — — — — —
— — — — — — v v — — — — — — — — — — — —
— — — — — — v — v v — — — — — — — — — —
— — — — — v — — v — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — v — v — v — — — — —
— — — — — — — — — — — v v — — — — — — —
— — — — — — — — — — — v — v v — — — — —
— — — — — — — — — — v — — v — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — v — v — v
— — — — — — — — — — — — — — — — v v — —
PLL_1_C4
PLL_1_C3
PLL_1_C2
PLL_1_C1
— — — — — — — — — — — — — — — — v — v v
CLK14/DIFFCLK_6p
CLK15/DIFFCLK_6n — — — — — — — — — — — — — — — v — — v —
v — — v — — — — — — — — — — — v — — v —
PLL_1_C0
— v — — v — — — — — — — — — — — v — — v
v — v — — — — — — — — — — — — v — v — —
— v — v — — — — — — — — — — — — v — v —
— — v — v — — — — — — — — — — — — v — v
v — — v — — — — — — v — — v — — — — — —
— v — — v — — — — — — v — — v — — — — —
v — v — — — — — — — v — v — — — — — — —
— v — v — — — — — — — v — v — — — — — —
— — v — v — — — — — — — v — v — — — — —
— — — — — v — — v — — — — — — v — — v —
— — — — — — v — — v — — — — — — v — — v
PLL_2_C0
PLL_2_C1
PLL_2_C4
PLL_3_C0
PLL_3_C1
PLL_2_C2
PLL_2_C3
Cyclone IV 器件手册,
卷 1
Altera 公司 2011 年 11 月
Chapter 5: Cyclone IV 器件中的时钟网络与 PLL
时钟网络
5–3
表 5-1. EP4CGX15, EP4CGX22 和 EP4CGX30G 的 CLK 网路连接 (1), (2)(2/2)
GCLK 网络时钟源
GCLK 网络
PLL_3_C2
PLL_3_C3
PLL_3_C4
PLL_4_C0 (3)
PLL_4_C1 (3)
PLL_4_C2 (3)
PLL_4_C3 (3)
PLL_4_C4 (3)
DPCLK2
DPCLK3 (4)
DPCLK4 (4)
DPCLK5
DPCLK6 (4)
DPCLK7
DPCLK8
DPCLK9 (4)
DPCLK10
DPCLK11 (4)
DPCLK12 (4)
DPCLK13
表 5-1 注释:
6
7
8
9
3
4
5
2
1
0
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
— — — — — v — v — — — — — — — v — v — —
— — — — — — v — v — — — — — — — v — v —
— — — — — — — v — v — — — — — — — v — v
— — — — — v — — v — v — — v — — — — — —
— — — — — — v — — v — v — — v — — — — —
— — — — — v — v — — v — v — — — — — — —
— — — — — — v — v — — v — v — — — — — —
— — — — — — — v — v — — v — v — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — v — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — v —
— — — — — — — — — — — — — — — — — v — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — v
— — — — — — — — v — — — — — — — — — — —
— — — — — — v — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — v — — — — — — — — — —
— — — — — — — v — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — v — — — — —
— — — — — — — — — — — — v — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — v — — — — — —
— — — — — — — — — — — v — — — — — — — —
(1) 该表中的 EP4CGX30 信息是指所有的 EP4CGX30 封装 ( 除了 F484 封装 )。
(2) PLL_1 与 PLL_2 是多用 PLL,而 PLL_3 和 PLL_4 是通用 PLL。
(3) PLL_4 仅在 F324 封装中的 EP4CGX22 与 EP4CGX30 器件中可用。
(4) 该管脚适用于 EP4CGX22 与 EP4CGX30 器件。
Altera 公司 2011 年 11 月 Cyclone IV 器件手册,
卷 1
卷
1
l
C
y
c
o
n
e
I
V
器
件
手
册
,
A
l
t
e
r
a
公
司
2
0
1
1
年
1
1
月
表 5-2. EP4CGX30、EP4CGX50、EP4CGX75,EP4CGX110 和 EP4CGX150 器件的 GCLK 网络连接 (1), (2)(1/4)
GCLK 网络
GCLK 网络时钟源
CLKIO4/DIFFCLK_2n
CLKIO5/DIFFCLK_2p
CLKIO6/DIFFCLK_3n
CLKIO7/DIFFCLK_3p
CLKIO8/DIFFCLK_5n
CLKIO9/DIFFCLK_5p
CLKIO10/DIFFCLK_4n/RE
FCLK3n
CLKIO11/DIFFCLK_4p/RE
FCLK3p
CLKIO12/DIFFCLK_7p/RE
FCLK2p
CLKIO13/DIFFCLK_7n/RE
FCLK2n
CLKIO14/DIFFCLK_6p
CLKIO15/DIFFCLK_6n
PLL_1_C0
PLL_1_C1
PLL_1_C2
PLL_1_C3
PLL_1_C4
PLL_2_C0
PLL_2_C1
PLL_2_C2
PLL_2_C3
PLL_2_C4
7
8
9
4
5
6
3
2
1
0
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
— — — — — — — — — — — — v — v — v — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — v v — — v — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — v — v v — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — v — — v — v — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — v — v — v — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — v v — — v — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — v v
— — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — v — v — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — v — v —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v v — — v
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — v v —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — v — v
v — — v — v — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — v — v
— v — — v — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — v —
v — v — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — v — — —
— v — v — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — v — —
— — v — v v — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — v v
— — — — — — v — — v — v — — — — — — v — — v — v — — — — — —
— — — — — — — v — — v — — — — — — — — v — — v — — — — — — —
— — — — — — v — v — — — — — — — — — v — v — — — — — — — — —
— — — — — — — v — v — — — — — — — — — v — v — — — — — — — —
— — — — — — — — v — v v — — — — — — — — v — v v — — — — — —
5
–
4
C
h
a
p
t
e
r
5
:
C
y
c
l
o
n
e
I
V
器
件
中
的
时
钟
网
络
与
P
L
L
时
钟
网
络
表 5-2. EP4CGX30、EP4CGX50、EP4CGX75,EP4CGX110 和 EP4CGX150 器件的 GCLK 网络连接 (1), (2)(2/4)
GCLK 网络时钟源
GCLK 网络
A
l
t
e
r
a
公
司
2
0
1
1
年
1
1
月
PLL_3_C0
PLL_3_C1
PLL_3_C2
PLL_3_C3
PLL_3_C4
PLL_4_C0
PLL_4_C1
PLL_4_C2
PLL_4_C3
PLL_4_C4
PLL_5_C0
PLL_5_C1
PLL_5_C2
PLL_5_C3
PLL_5_C4
PLL_6_C0
PLL_6_C1
PLL_6_C2
PLL_6_C3
PLL_6_C4
C
y
c
l
o
n
e
I
V
器
件
手
册
,
卷
1
PLL_7_C0 (3)
PLL_7_C1 (3)
PLL_7_C2 (3)
PLL_7_C3 (3)
PLL_7_C4 (3)
时
钟
网
络
C
h
a
p
t
e
r
5
:
C
y
c
l
o
n
e
I
V
器
件
中
的
时
钟
网
络
与
P
L
L
7
8
9
5
6
3
4
2
1
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
0
— — — — — — — — — — — — v — — v — v — — — — — — v — — v — v
— — — — — — — — — — — — — v — — v — — — — — — — — v — — v —
— — — — — — — — — — — — v — v — — — — — — — — — v — v — — —
— — — — — — — — — — — — — v — v — — — — — — — — — v — v — —
— — — — — — — — — — — — — — v — v v — — — — — — — — v — v v
— — — — — — — — — — — — v — — v — v v — — v — v — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — v — — v — — v — — v — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — v — v — — — v — v — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — v — v — — — v — v — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — v — v v — — v — v v — — — — — —
v — v — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— v — v — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — v — v v — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
v — — v — v — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— v — — v — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — v — — v — v — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — v — — v — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
5
–
5
卷
1
l
C
y
c
o
n
e
I
V
器
件
手
册
,
A
l
t
e
r
a
公
司
2
0
1
1
年
1
1
月
表 5-2. EP4CGX30、EP4CGX50、EP4CGX75,EP4CGX110 和 EP4CGX150 器件的 GCLK 网络连接 (1), (2)(3/4)
5
–
6
GCLK 网络
GCLK 网络时钟源
PLL_8_C0 (3)
PLL_8_C1 (3)
PLL_8_C2 (3)
PLL_8_C3 (3)
PLL_8_C4 (3)
DPCLK0
DPCLK1
DPCLK2
DPCLK3
DPCLK4
DPCLK5
DPCLK6
DPCLK7
DPCLK8
DPCLK9
DPCLK10
DPCLK11
DPCLK12
DPCLK13
DPCLK14
DPCLK15
DPCLK16
2
1
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
0
— — — — — — v — v — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
3
6
4
5
7
8
9
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — v — v — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — v — v v — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v —
— — — — — — — — — — — — — — — — — v — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — v — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — v — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — v — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — v — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — v — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — — — — — — —
C
h
a
p
t
e
r
5
:
C
y
c
l
o
n
e
I
V
器
件
中
的
时
钟
网
络
与
P
L
L
时
钟
网
络
A
l
t
e
r
a
公
司
2
0
1
1
年
1
1
月
C
y
c
l
o
n
e
I
V
器
件
手
册
,
卷
1
表 5-2. EP4CGX30、EP4CGX50、EP4CGX75,EP4CGX110 和 EP4CGX150 器件的 GCLK 网络连接 (1), (2)(4/4)
GCLK 网络
GCLK 网络时钟源
DPCLK17
表 5-2 注释:
2
1
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
0
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — v — — — — — — — — — —
3
4
5
6
7
8
9
(1) 表中的 EP4CGX30 信息仅指 F484 封装中的 EP4CGX30 器件。
(2) PLL_1、 PLL_2、 PLL_3 和 PLL_4 是通用 PLL,而 PLL_5、 PLL_6、 PLL_7 和 PLL_8 是多用 PLL。
(3) PLL_7 与 PLL_8 在 F484 封装中的 EP4CXGX30、 EP4CGX50、 EP4CGX75、 EP4CGX110 和 EP4CGX150 器件中不可用。
表 5-3. Cyclone IV E 器件的 GCLK 网络连接 (1) (1/3)
GCLK 网络时钟源
GCLK 网络
2
3
4
7
8
9
5
6
16
17
18
1
12
13
14
15
11
10
CLK1
CLK6/DIFFCLK_3p
CLK5/DIFFCLK_2n
CLK4/DIFFCLK_2p
CLK3/DIFFCLK_1n
CLK2/DIFFCLK_1p
0
19
— v v — — — — — — — — — — — — — — — — —
— v — v v — — — — — — — — — — — — — — —
v — — v — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — v — v — v — — — — — — — — — —
— — — — — — v v — — — — — — — — — — — —
— — — — — — v — v v — — — — — — — — — —
— — — — — v — — v — — — — — — — — — — —
CLK7/DIFFCLK_3n
CLK8/DIFFCLK_5n (2) — — — — — — — — — — v — v — v — — — — —
CLK9/DIFFCLK_5p (2) — — — — — — — — — — — v v — — — — — — —
CLK10/DIFFCLK_4n (2) — — — — — — — — — — — v — v v — — — — —
CLK11/DIFFCLK_4p (2) — — — — — — — — — — v — — v — — — — — —
CLK12/DIFFCLK_7n (2) — — — — — — — — — — — — — — — v — v — v
CLK13/DIFFCLK_7p (2) — — — — — — — — — — — — — — — — v v — —
CLK14/DIFFCLK_6n (2) — — — — — — — — — — — — — — — — v — v v
CLK15/DIFFCLK_6p (2) — — — — — — — — — — — — — — — v — — v —
v — — v — — — — — — — — — — — — — — — —
PLL_1_C0 (3)
— v — — v — — — — — — — — — — — — — — —
v — v — — — — — — — — — — — — — — — — —
PLL_1_C1 (3)
PLL_1_C2 (3)
时
钟
网
络
C
h
a
p
t
e
r
5
:
C
y
c
l
o
n
e
I
V
器
件
中
的
时
钟
网
络
与
P
L
L
5
–
7
卷
1
l
C
y
c
o
n
e
I
V
器
件
手
册
,
A
l
t
e
r
a
公
司
2
0
1
1
年
1
1
月
表 5-3. Cyclone IV E 器件的 GCLK 网络连接 (1) (2/3)
5
–
8
GCLK 网络
GCLK 网络时钟源
PLL_1_C3 (3)
PLL_1_C4 (3)
PLL_2_C0 (3)
PLL_2_C1 (3)
PLL_2_C2 (3)
PLL_2_C3 (3)
PLL_2_C4 (3)
PLL_3_C0
PLL_3_C1
PLL_3_C2
PLL_3_C3
PLL_3_C4
PLL_4_C0
PLL_4_C1
PLL_4_C2
PLL_4_C3
PLL_4_C4
DPCLK0
DPCLK1
DPCLK7 (4)
CDPCLK0, or
CDPCLK7 (2), (5)
DPCLK2 (4)
CDPCLK1, or
CDPCLK2 (2), (5)
5
6
7
8
9
4
2
3
16
17
18
1
13
14
15
12
11
10
0
19
— v — v — — — — — — — — — — — — — — — —
— — v — v — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — v — — v — — — — — — — — — — —
— — — — — — v — — v — — — — — — — — — —
— — — — — v — v — — — — — — — — — — — —
— — — — — — v — v — — — — — — — — — — —
— — — — — — — v — v — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — v — — v — — — — — —
— — — — — — — — — — — v — — v — — — — —
— — — — — — — — — — v — v — — — — — — —
— — — — — — — — — — — v — v — — — — — —
— — — — — — — — — — — — v — v — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — v — — v —
— — — — — — — — — — — — — — — — v — — v
— — — — — — — — — — — — — — — v — v — —
— — — — — — — — — — — — — — — — v — v —
— — — — — — — — — — — — — — — — — v — v
v — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— v — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — v — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — v v — — — — — — — — — — — — — — —
C
h
a
p
t
e
r
5
:
C
y
c
l
o
n
e
I
V
器
件
中
的
时
钟
网
络
与
P
L
L
时
钟
网
络