Xilinx时钟资源 ISE时序分析器

1. Xilinx 时钟资源
xilinx 时钟资源分为两种：全局时钟和第二全局时钟。

1. 全局时钟资源
Xilinx 全局时钟采用全铜工艺实现，并设计了专用时钟缓冲与驱动结构，可以到达芯片内部任何一个逻辑单元，包括CLB、I/O引脚、内嵌RAM、硬核乘法器等，而且时延和抖动都很小。对FPGA设计而言，全局时钟是最简单最可预测的时钟，最好的时钟方案是：由专用的全局时钟输入引脚驱动单个全局时钟，并用后者去控制设计中的每个触发器。全局时钟资源是专用布线资源，存在与全铜布线层上，使用全局时钟资源不影响芯片的其他布线资源，因此在可以使用全局时钟的时候尽可能使用。

目前，主流芯片都集成了专用时钟资源、时钟管理模块（DCM）。以Virtex 5 为例，含有6个CMTs（Clock Management Tiles），每个CMTs包含2个DCM和一个PLL，1个DCM内包含2个DLL和一个PLL。

全局时钟资源需要通过原语（Primitives）调用，常见的时钟原语有：

IBUFG: Single-ended Input Global Clock Buffer

IBUFGDS: Differential Input Global Clock Buffer

BUFG: Global Clock Buffer

BUFGCE: Global Clock Buffer w/ Enable

DCM: DCM_ADV DCM_BASE

这些原语的使用在Language Templates都有示例，在user guide（v5对应为UG190）里也有详细说明。常用组合：

IBUFG / IBUFGDS + BUFG
最基本的时钟使用方法。当信号从全局时钟引脚输入时，无论是否为时钟信号，都必须使用IBUFG/IBUFGDS;反之，如果使用了IBUFG/IBUFGDS，则信号必须从全局时钟引脚输入，否则布局布线会报错。IBUFG/IBUFGDS的输入只与芯片的专用全局时钟输入引脚有物理连接，与普通的I/O和其他内部CLB没有物理连接，所以后面要加BUFG。

LOGIC + BUFG
BUFG不仅可以驱动IBUFG的输出，还可以驱动普通信号（非时钟信号）的输出。当某个信号（时钟、使能、快速路径）的扇出非常大，要求抖动延迟最小时，可以使用BUFG驱动该信号，使该信号利用全局时钟资源。注意：普通I/O信号或片内信号进入BUFG到从BUFG输出，有大约10ns的固定时延，但是BUFG到片内所有单元的延时可以忽略为0ns。

IBUFG / IBUFGDS + DCM + BUFG
更加灵活的控制时钟信号。通过DCM可以对时钟进行同步、移相、分频和倍频，而且可以使全局时钟的输出没有抖动延迟。

使用全局时钟资源可以直接用原语例化，也可以使用IP核。仔细观察了一下IP核产生的源文件，发现 IP核生成的就是这３个原语的组合：
module DCM_100M(CLKIN_IN,
RST_IN,
CLKIN_IBUFG_OUT,
CLK0_OUT,
CLK2X_OUT,
LOCKED_OUT);

input CLKIN_IN;
input RST_IN;
output CLKIN_IBUFG_OUT;
output CLK0_OUT;
output CLK2X_OUT;
output LOCKED_OUT;

wire CLKFB_IN;
wire CLKIN_IBUFG;
wire CLK0_BUF;
wire CLK2X_BUF;
wire GND_BIT;
wire [6:0] GND_BUS_7;
wire [15:0] GND_BUS_16;

assign GND_BIT = 0;
assign GND_BUS_7 = 7'b0000000;
assign GND_BUS_16 = 16'b0000000000000000;
assign CLKIN_IBUFG_OUT = CLKIN_IBUFG;
assign CLK0_OUT = CLKFB_IN;
IBUFG CLKIN_IBUFG_INST (.I(CLKIN_IN),
.O(CLKIN_IBUFG));
BUFG CLK0_BUFG_INST (.I(CLK0_BUF),
.O(CLKFB_IN));
BUFG CLK2X_BUFG_INST (.I(CLK2X_BUF),
.O(CLK2X_OUT));
DCM_ADV #( .CLK_FEEDBACK("1X"), .CLKDV_DIVIDE(2.0), .CLKFX_DIVIDE(1),
.CLKFX_MULTIPLY(4), .CLKIN_DIVIDE_BY_2("FALSE"),
.CLKIN_PERIOD(10.000), .CLKOUT_PHASE_SHIFT("NONE"),
.DCM_AUTOCALIBRATION("TRUE"), .DCM_PERFORMANCE_MODE("MAX_SPEED"),
.DESKEW_ADJUST("SYSTEM_SYNCHRONOUS"), .DFS_FREQUENCY_MODE("LOW"),
.DLL_FREQUENCY_MODE("LOW"), .DUTY_CYCLE_CORRECTION("TRUE"),
.FACTORY_JF(16'hF0F0), .PHASE_SHIFT(0), .STARTUP_WAIT("FALSE"),
.SIM_DEVICE("VIRTEX5") ) DCM_ADV_INST (.CLKFB(CLKFB_IN),
.CLKIN(CLKIN_IBUFG),
.DADDR(GND_BUS_7[6:0]),
.DCLK(GND_BIT),
.DEN(GND_BIT),
.DI(GND_BUS_16[15:0]),
.DWE(GND_BIT),
.PSCLK(GND_BIT),
.PSEN(GND_BIT),
.PSINCDEC(GND_BIT),
.RST(RST_IN),
.CLKDV(),
.CLKFX(),
.CLKFX180(),
.CLK0(CLK0_BUF),
.CLK2X(CLK2X_BUF),
.CLK2X180(),
.CLK90(),
.CLK180(),
.CLK270(),
.DO(),
.DRDY(),
.LOCKED(LOCKED_OUT),
.PSDONE());
endmodule

时钟从CLKIN_IN输入，经过IBUFG，输出为CLKIN_IBUFG，然后输入到DCM_ADV，输出为CLK0_BUF和CLK2X_BUF，CLK0_BUF经过BUFG得到CLKFB_IN，一方面反馈到DCM的，另一方面也从CLK0_OUT输出；CLK2X_BUF则经过BUFG后直接输出为CLK2X_OUT。

LOGIC + DCM + BUFG
和前一种的区别在于DCM的输入是从内部输入还是外部输入。从外部输入则用IBUFG，保证时钟信号由芯片引脚输入；从内部输入则可以选择内部逻辑的任意信号，在FPGA内部是没有差分信号的，所有内部时钟信号都是单端信号。

Google到一篇不错的博客：如何正确使用FPGA的时钟资源