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最新软件时序分析与仿真设计成功!

文章来源: 贤集网       发布时间:2017-09-13
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在高速数字电路中,数据的传输一般都通过时钟对数据信号进行有序的收发控制。芯片只能按规定的时序发送和接收数据,过长的信号延迟或信号延时匹配不当都可能导致信号时序的违背和功能混乱。在低速系统中,互连延迟和振铃等现象都可忽略不计,因为在这种低速系统中信号有足够的时间达到稳定状态。但在高速系统中,边沿速率加快、系统时钟速率上升,信号在器件之间的传输时间以及同步准备时间都缩短,传输线上的等效电容、电感也会对信号的数字转换产生延迟和畸变,再加上信号延时不匹配等因素,都会影响芯片的建立和保持时间,导致芯片无法正确收发数据、系统无法正常工作,下面就由贤集网小编我来给大家简单的讲解一下!


所谓公共时钟同步,是指在数据的传输过程中,总线上的驱动端和接收端共享同一个时钟源,在同一个时钟缓冲器(CLOCK BUFFER)发出同相时钟的作用下,完成数据的发送和接收。图1所示为一个典型的公共时钟同步数据收发工作示意图。图1中,晶振CRYSTAL产生输出信号CLK_IN到达时钟分配器CLOCK BUFFER,经CLOCK BUFFER分配缓冲后发出两路同相时钟,一路是CLKB,用于DRIVER的数据输出;另一路是CLKA,用于采样锁存由DRIVER发往RECEIVER的数据。


时钟CLKB经Tflt_CLKB一段飞行时间(FLIGHT TIME)后到达DRIVER,DRIVER内部数据由CLKB锁存经过TCO_DATA时间后出现在DRIVER的输出端口上,输出的数据然后再经过一段飞行时间Tflt_DATA到达RECEIVER的输入端口;在RECEIVER的输入端口上,利用CLOCK BUFFER产生的另一个时钟CLKA(经过的延时就是CLKA时钟飞行时间,即Tflt_CLKA)采样锁存这批来自DRIVER的数据,从而完成COMMON CLOCK一个时钟周期的数据传送过程。


以上过程表明,到达RECEIVER的数据是利用时钟下一个周期的上升沿采样的,据此可得到数据传送所应满足的两个必要条件:①RECEIVER输入端的数据一般都有所要求的建立时间Tsetup,它表示数据有效必须先于时钟有效的最小时间值,数据信号到达输入端的时间应该足够早于时钟信号,由此可得出建立时间所满足的不等式;②为了成功地将数据锁存到器件内部,数据信号必须在接收芯片的输入端保持足够长时间有效以确保信号正确无误地被时钟采样锁存,这段时间称为保持时间,CLKA的延时必须小于数据的无效时间(INVALID),由此可得出保持时间所满足的不等式。


由第一个条件可知,数据信号必须先于时钟CLKA到达接收端,才能正确地锁存数据。在公共时钟总线中,第一个时钟周期的作用是将数据锁存到DRIVER的输出端,第二个时钟周期则将数据锁存到RECEIVER的内部,这意味着数据信号到达RECEIVER输入端的时间应该足够早于时钟信号CLKA。为了满足这一条件,必须确定时钟和数据信号到达RECEIVER的延时并保证满足接收端建立时间的要求,任何比需要的建立时间多出来的时间量即为建立时间时序余量Tmargin。


所有箭头线路表示数据信号和时钟信号在芯片内部或传输线上产生的延时,在下面的箭头线路表示从第一个时钟边沿有效至数据到达RECEIVER输入端的总延时,在上面的箭头线路表示接收时钟CLKA的总延时。为了正确无误地接收数据,必须综合考虑数据的建立时间和保持时间,即同时满足(1)式和(2)式。分析这两个不等式可以看出,调整的途径只有三个:发送时钟延时、接收时钟延时和数据的延时。



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