Xilinx 7系列MMCM/PLL 编程时参数值的确定

MMCM/PLL 的编程必须遵循一套流程，以确保配置的稳定性和性能。本文将描述了如何根据特定的设计要求来编程 MMCM/PLL。设计可以通过两种方式实现：直接通过图形用户界面（Clocking Wizard 时钟向导）或通过实例化来实现 MMCM/PLL。无论选择哪种方法，编程 MMCM/PLL 都需要以下信息：
• 参考时钟周期
• 输出时钟频率（最多七个）
• 输出时钟占空比（默认为 50%）
• 输出时钟相位偏移量（以度数为单位，相对于时钟的原始 0 相位）
• MMCM/PLL 期望的带宽（默认为 OPTIMIZED，软件将选择带宽）
• 补偿模式（由软件自动确定）
• 参考时钟抖动（以 UI 为单位，即参考时钟周期的百分比）
在获得上述信息后，可以按照以下步骤进行编程：

1、确定输入频率

通过使用最小和最大输入频率来确定D计数器的范围，通过VCO工作范围来确定M计数器的范围，以及输出计数器的范围，从而可以计算出所有可能的输出频率。
以 FIN = 100 MHz、FVCO = 600 MHz 到 1600 MHz 以及 FPFD = 10 MHz 到 550 MHz 为例。
对于 FPFDMIN = 10 MHz，D 的值只能在 1 到 10 之间。
DMIN（参见公式 3-6）= 1
DMAX（参见公式 3-7）= 10
• 当 D = 1 时，M 的值只能在 6 到 16 之间。
• 当 D = 2 时，M 的值只能在 12 到 32 之间。
• 当 D = 3 时，M 的值只能在 24 到 64 之间。
此外，D = 1 M = 4 是 D = 2 M = 8、D = 4 M = 16 和 D = 8 M = 32 的子集，因此这些情况可以被忽略。在本例中，只考虑 D = 1, 3, 5, 6, 7, 和 9，因为其他 D 值都是这些情况的子集。这大大减少了可能的输出频率数量。
输出频率是依次选择的。应将所需的输出频率与生成的可能输出频率进行比较。一旦确定了第一个输出频率，就可以对 M 和 D 的值施加额外的约束。这可以进一步限制第二个输出频率的可能值。继续这个过程，直到选择所有输出频率。
确定允许的 M 和 D 值的约束条件如下公式所示：
（此处应列出相关公式，但由于文本输入的限制，我无法直接显示数学公式。这些公式通常涉及 FVCO 的范围、输入频率 FIN、输出频率 FPFD，以及 M 和 D 的关系。这些公式用于确保选择的 M 和 D 值能够在满足 VCO 工作范围、输入和输出频率要求的同时，生成所需的输出频率。）
在实际应用中，这些公式和约束条件将用于编程 MMCM/PLL，以生成精确且稳定的输出频率。通过迭代尝试不同的 M 和 D 值组合，并验证它们是否满足所有条件，可以找到满足设计要求的最佳配置。

2、确定M和D的值

确定输入频率后，可能会得到多个M和D的候选值。下一步是确定最佳的M和D值。首先确定起始的M值。这基于VCO的目标频率，即VCO的理想工作频率。
在这里插入图片描述
目标是找到最接近VCO理想工作点的M值。
通常从最小的D值开始这个过程。目标是使D和M的值尽可能小，同时保持ƒVCO（VCO输出频率）尽可能高。
为了找到最佳的M和D值，可以遵循以下步骤：
①确定VCO的理想工作点：查阅VCO的规格文档，了解它的最佳工作频率范围。这个范围通常是VCO性能最优、稳定性最好且功耗较低的频率区间。
②设置初始D值：从最小的D值开始，通常是1。较小的D值有助于保持较高的输出频率，同时减少相位噪声和抖动。
③计算初始M值：使用公式 FVCO = FIN * M / D，将已知的输入频率FIN和初始D值代入，解出M值，使得计算出的FVCO尽可能接近VCO的理想工作点。
④验证M值：确保计算出的M值在允许的范围内，并且不会导致VCO频率超出其规格范围。
⑤检查输出频率：使用相同的公式计算输出频率FPFD，验证它是否满足系统的要求。如果不满足，需要调整M和D的值。
⑥迭代优化：如果初始的M和D值不满足所有要求，尝试增加D的值（同时相应地调整M值以保持FVCO接近理想工作点），然后重新计算输出频率FPFD。重复这个过程，直到找到满足所有约束条件的M和D值组合。