vivado的物理约束之电平区别

物理约束

在写.sdc约束文件时，要做的第一件事情就是使用create_clock对进入FPGA的时钟进行约束。其语法格式如下：

create_clock[-add] [-name ] -period [-waveform]

参数解释：

-name表示生成的时钟名称

-period表示时钟周期，单位为ns

-waveform可以详细描述时钟占空比及其上下移位置

端口列表

-add用于为一个端口添加多个时钟约束

 

例子：

create_clock-period 10 -name clk_100 [get_ports clk]

生成了一个周期为10ns占空比为50%的时钟，其名字为clk_100，其端口名为clk

 

create_clock-period 10 -waveform {8 12} -name clk [get_ports clk]

生成一个周期为10ns上升沿8ns，下降沿2ns的时钟

 

create_clock-period 10 -name clk_100 [get_ports clk]

create_clock-perioid 6.6 -name clk_150 -add [get_ports clk]

在clk一个端口上生成两个时钟，其周期分别为10ns和6.6ns。如果一个系统中同一个端口在不同时刻会有多种时钟输入，可以使用-add参数。否则，如果不添加-add参数，后面定义的时钟无效。

注1：

在Tcl语法中[]表示命令替换，因此[get_portsfpga_clk]将执行一个命令找到设计中与fpga_clk名字相符的端口。

注2：

Tcl与SDC是大小写敏感的，因此需确认fpga_clk与设计中的端口名称完全一致的

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

详细了解FPGA selectIO是学习FPGA基础，FPGA IO接口标准约束了IO的实现方式。大的分类：单端信号：LVCOMS、LVTTL；差分信号：SSTL、HCTL、LVDS、CML等，注意IO bank的VREF使用

I/O接口标准

1．单端信号接口标准

LVTTL和LVCMOS（JESD8-5，JESD8-B）

SSTL（JESD8-8，JESD8-9B，JESD8-15）

HSTL（JESD8-6）

LVTTL和LVCMOS结构通常是简单的push-pull。最简单的例子就是CMOS反向器，需要满足的唯一参数是VIL/VIH，VOL/VOH以及驱动电流，接口标准相对易于实现。其输入和输出参数见下面的表格。随着VDD范围的不同，参数有所不同。

 

SSTL（Stub Series TerminatedLogic）有三种：SSTL_18，SSTL_2，SSTL_3。SSTL不同于LVTTL和LVCMOS的一个重要方面是SSTL要求传输线终端匹配。所以，SSTL有输出阻抗参数以及不同的终端匹配方法。这个差异对高速信号来说是非常重要的，因为合适的的终端匹配可以减少反射减少EMI并改善稳定速度提高定时裕度。LVTTL和LVCMOS信号也可以进行终端匹配，但是因为这个要求并没有清晰地在参数中说明，对于终端匹配电阻对信号摆动的影响用户需要仔细调整。

SSTL与LVTTL驱动器没有太多的不同，但是输入缓冲却非常不同。SSTL输入是查分对，因此输入级提供较好的电压增益以及较稳定的阈值电压，这使得对小的输入电压摆幅具有比较高的可靠性。如图1所示。

下面的表是关于SSTL的电源和输入参数，注意，SSTL对于不同类型的驱动器有不同的参数。SSTL_3和SSTL_2定义2类驱动器，以区别不同的终端匹配方案。SSTL_18没有明确的类型定义，但是，取决于终端环境，驱动器必须能够在输入缓冲处产生相应的电压摆幅。建议用户参考相关标准。

AC参数指的是一个阈值电压，当信号跨越这个阈值电压时，接收器状态一定会发生改变。只要输入保持在定义的DC阈值之上，接收器将维持逻辑状态不变。这有利于系统设计者对整个系统性能进行优化。

HSTL（High-SpeedTransceiver Logic）是另外一个标准，与SSTL一样，HSTL输入级使用差分放大器，类似于SSTL，HSTL有输出电压和器件电压，允许这两个电压不同。

 

 

 

 

 

 

TTL，CMOS以及LVTTL,LVCMOS

 

  TTL和CMOS是数字电路中两种常见的逻辑电平，LVTTL和LVCMOS是两者低电平版本。TTL是流控器件，输入电阻小，TTL电平器件速度快，驱动能力大，但功耗大。CMOS是MOS管逻辑，为压控器件，且输入电阻极大，CMOS电平器件速度慢，驱动能力不足TTL，但功耗小。正是由于CMOS器件输入阻抗很大，外界微小的干扰就有可能引起电平的翻转，所以CMOS器件上未使用的输入引脚应做上下拉处理，不能浮空。

 

  由于TTL和CMOS电平在0或1时不一样，所以需要满足VOH（发送方） > VIH（接收方）,且提供一定的噪声容限，发送方VOL小于接收方VIL,且提供一定的噪声容限。

 

  高逻辑电平驱动低逻辑电平时，可串联50~330Ω电阻进行电平的转换。其中JTAG就是一个例子，在使用Cyclone III代芯片时，JTAG为2.5V电平，而Cyclone III是3.3V电平，使用时需要串接电阻，以实现电平的转换。串联电阻有时对于驱动能力较强的元器件如74LVT系列，为了消除信号振铃，可以串联电阻消除信号振铃现象。

 

  与驱动能力相关的两个名词：拉电流与灌电流。

 

  拉电流：拉电流是指电流方向为负，电流流出器件，称为拉电流，比如IOH；

 

  灌电流：灌电流指的是电流方向为正，电流流入器件，称为灌电流，比如IOL；

 

  Bipolar工艺的器件，特点是速度高，驱动能力强，但功耗大；CMOS工艺的器件，驱动能力和速度较Bipolar弱，但其集成度高，功耗低；而BiCMOS兼有Bipolar和CMOS的优势。

 

CMOS和TTL不适合高速电路原因

 

  1）电平幅度较大，即使是低电平版本，摆幅也到了3.3V或2.5V，因此信号变化沿所耗费的时间越长，不适合于传输频率达到200MHz以上的信号。

 

  2）输出信号为单端。在传输路径上易受到干扰，不利于远距离的传输

 

  3）功耗较大。

 

 

 

1.RS232电平

或者说串口电平，有的甚至说计算机电平，所有的这些说法，指得都是计算机9针串口 （RS232）的电平，采用负逻辑，

－15v~ －3v 代表1

＋3v~ ＋15v 代表0

2.RS485电平 和 RS422电平

由于两者均采用差分传输（平衡传输）的方式，所以它们的电平方式，一般有两个引脚 A,B

发送端 AB间的电压差

+2 ~ +6v：1

-2 ~ -6v：0

接收端 AB间的电压差

大于 +200mv  1

小于 -200mv  0

定义逻辑1为B>A的状态；

定义逻辑0为A>B的状态。

AB之间的电压差不小于200mv。