低成本FPGA中实现动态相位调整方案

在FPGA中，动态相位调整(DPA)主要是实现LVDS接口接收时对时钟和数据通道的相位补偿，以达到正确接收的目的。ALTERA的高端FPGA，如STRATIX(r) 系列中自带有DPA电路，但低端的FPGA，如CYCLONE(r)系列中是没有的。下面介绍如何在低端FPGA中实现这个DPA的功能。

实现架构

在LVDS输入接收时，时钟和数据的相位可能是不确定的，因此我们需要将时钟的相位作出调整，使得时钟能稳定的采集到输入数据。工作的核心就是用锁相环PLL的相位调整功能，产生若干个时钟的不同相位，看哪些相位能准确的采集到输入数据，然后取窗口中间的一个时钟相位，作为正常工作时的采样时钟。比如通过PLL产生0，45，90，135，……，315度8个相移的时钟，如果0，45，90度相移的时钟能正确采样到输入，那么最后选取中间相位，即45度的时钟作为采样时钟。这样接口上具有最大的时序裕量，从而保证链路的可靠性。下图为这个设计的基本结构，通过PLL调整相位的接口，产生了时钟的不同相位来采集数据，最后选择一个最合适的相位。

CYCLONE系列的PLL的相位调整接口时序如下图所示：

当用户逻辑控制phasestep, phasecounterselect与phaseupdown信号时，PLL的输出时钟C0就改变一次相位。在QII生成PLL时，用户必须选上create optional inputs for dynamic phase reconfigure，否则缺省是不会有这些管脚的，如下图所示。另外必须在output clock tab中写入phase shift step resolution的值，这样才能确定每次相位调整的步长。