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synced 2025-12-09 00:48:40 -08:00
hip: Add support for optional cascaded MMCM for offset clock
Signed-off-by: Alex Forencich <alex@alexforencich.com>
This commit is contained in:
@@ -21,6 +21,11 @@ module taxi_mmcm_frac #(
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parameter MMCM_INPUT_DIV = 1,
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parameter MMCM_INPUT_DIV = 1,
|
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parameter MMCM_MULT = 8,
|
parameter MMCM_MULT = 8,
|
||||||
parameter MMCM_OUTPUT_DIV = MMCM_MULT,
|
parameter MMCM_OUTPUT_DIV = MMCM_MULT,
|
||||||
|
parameter logic EXTRA_MMCM = 1'b1,
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||||||
|
parameter MMCM2_CASC_DIV = MMCM_OUTPUT_DIV,
|
||||||
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parameter MMCM2_INPUT_DIV = 1,
|
||||||
|
parameter MMCM2_MULT = MMCM_OUTPUT_DIV,
|
||||||
|
parameter MMCM2_OUTPUT_DIV = MMCM2_MULT,
|
||||||
parameter OFFSET_NUM = 1,
|
parameter OFFSET_NUM = 1,
|
||||||
parameter OFFSET_DENOM = 65536
|
parameter OFFSET_DENOM = 65536
|
||||||
)
|
)
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||||||
@@ -33,8 +38,13 @@ module taxi_mmcm_frac #(
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|||||||
output wire locked
|
output wire locked
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);
|
);
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// 1 tap is 1/56th of the VCO period
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localparam MMCM_OUTPUT_CLK_PERIOD = MMCM_INPUT_CLK_PERIOD*MMCM_INPUT_DIV/MMCM_MULT*MMCM_OUTPUT_DIV;
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||||||
// to shift 1 full cycle of the output clock, 56*MMCM_OUTPUT_DIV shifts are required
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localparam MMCM2_INPUT_CLK_PERIOD = MMCM_INPUT_CLK_PERIOD*MMCM_INPUT_DIV/MMCM_MULT*MMCM2_CASC_DIV;
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||||||
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// 1 phase shifter tap is 1/56th of the VCO period
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// To shift the frequency by OFFSET_NUM/OFFSET_DENOM, we need to shift the VCO output
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// by OFFSET_NUM VCO periods (56*OFFSET_NUM taps) every OFFSET_DENOM VCO periods.
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// Since the PSCLK is divided with respect to the VCO, rescale numerator by division factor
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localparam DIR = OFFSET_NUM >= 0;
|
localparam DIR = OFFSET_NUM >= 0;
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||||||
localparam NUM_1 = (DIR ? OFFSET_NUM : -OFFSET_NUM)*56*MMCM_OUTPUT_DIV;
|
localparam NUM_1 = (DIR ? OFFSET_NUM : -OFFSET_NUM)*56*MMCM_OUTPUT_DIV;
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||||||
localparam DENOM_1 = OFFSET_DENOM;
|
localparam DENOM_1 = OFFSET_DENOM;
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||||||
@@ -46,6 +56,24 @@ if (DENOM_1 / NUM_1 < MMCM_MIN_PSCLK_CYCLES)
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localparam CNT_W = $clog2(DENOM_1)+1;
|
localparam CNT_W = $clog2(DENOM_1)+1;
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wire mmcm_locked;
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||||||
|
wire mmcm2_locked;
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wire mmcm_clkfb;
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||||||
|
wire mmcm_clk_out;
|
||||||
|
wire mmcm_clk_bufg;
|
||||||
|
wire mmcm_offset_clk_out;
|
||||||
|
wire mmcm_offset_clk_bufg;
|
||||||
|
|
||||||
|
wire mmcm2_clkfb;
|
||||||
|
wire mmcm2_offset_clk_out;
|
||||||
|
wire mmcm2_offset_clk_bufg;
|
||||||
|
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||||||
|
assign locked = mmcm_locked && mmcm2_locked;
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||||||
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||||||
|
assign output_clk = mmcm_clk_bufg;
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||||||
|
assign output_offset_clk = EXTRA_MMCM ? mmcm2_offset_clk_bufg : mmcm_offset_clk_bufg;
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||||||
|
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||||||
logic [CNT_W-1:0] cnt_reg = '0;
|
logic [CNT_W-1:0] cnt_reg = '0;
|
||||||
|
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||||||
logic ps_en_reg = 1'b0;
|
logic ps_en_reg = 1'b0;
|
||||||
@@ -61,11 +89,6 @@ always_ff @(posedge output_clk) begin
|
|||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
wire clkfb;
|
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||||||
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||||||
wire output_clk_mmcm;
|
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||||||
wire output_offset_clk_mmcm;
|
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||||||
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||||||
MMCME3_ADV #(
|
MMCME3_ADV #(
|
||||||
// input clocks
|
// input clocks
|
||||||
.CLKIN1_PERIOD(MMCM_INPUT_CLK_PERIOD),
|
.CLKIN1_PERIOD(MMCM_INPUT_CLK_PERIOD),
|
||||||
@@ -87,7 +110,7 @@ MMCME3_ADV #(
|
|||||||
.CLKOUT0_PHASE(0),
|
.CLKOUT0_PHASE(0),
|
||||||
.CLKOUT0_USE_FINE_PS("FALSE"),
|
.CLKOUT0_USE_FINE_PS("FALSE"),
|
||||||
// divide and phase shift
|
// divide and phase shift
|
||||||
.CLKOUT1_DIVIDE(MMCM_OUTPUT_DIV),
|
.CLKOUT1_DIVIDE(EXTRA_MMCM ? MMCM2_CASC_DIV : MMCM_OUTPUT_DIV),
|
||||||
.CLKOUT1_DUTY_CYCLE(0.5),
|
.CLKOUT1_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
.CLKOUT1_PHASE(0),
|
.CLKOUT1_PHASE(0),
|
||||||
.CLKOUT1_USE_FINE_PS("TRUE"),
|
.CLKOUT1_USE_FINE_PS("TRUE"),
|
||||||
@@ -135,14 +158,14 @@ clk_mmcm_inst (
|
|||||||
// select CLKIN1
|
// select CLKIN1
|
||||||
.CLKINSEL(1'b1),
|
.CLKINSEL(1'b1),
|
||||||
// direct clkfb feedback
|
// direct clkfb feedback
|
||||||
.CLKFBIN(clkfb),
|
.CLKFBIN(mmcm_clkfb),
|
||||||
.CLKFBOUT(clkfb),
|
.CLKFBOUT(mmcm_clkfb),
|
||||||
.CLKFBOUTB(),
|
.CLKFBOUTB(),
|
||||||
// phase-shifted output
|
// output (no offset)
|
||||||
.CLKOUT0(output_clk_mmcm),
|
.CLKOUT0(mmcm_clk_out),
|
||||||
.CLKOUT0B(),
|
.CLKOUT0B(),
|
||||||
// Not used
|
// offset output
|
||||||
.CLKOUT1(output_offset_clk_mmcm),
|
.CLKOUT1(mmcm_offset_clk_out),
|
||||||
.CLKOUT1B(),
|
.CLKOUT1B(),
|
||||||
// Not used
|
// Not used
|
||||||
.CLKOUT2(),
|
.CLKOUT2(),
|
||||||
@@ -173,7 +196,7 @@ clk_mmcm_inst (
|
|||||||
.PSCLK(output_clk),
|
.PSCLK(output_clk),
|
||||||
.PSDONE(),
|
.PSDONE(),
|
||||||
// locked output
|
// locked output
|
||||||
.LOCKED(locked),
|
.LOCKED(mmcm_locked),
|
||||||
// input status
|
// input status
|
||||||
.CLKINSTOPPED(),
|
.CLKINSTOPPED(),
|
||||||
.CLKFBSTOPPED(),
|
.CLKFBSTOPPED(),
|
||||||
@@ -183,17 +206,113 @@ clk_mmcm_inst (
|
|||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
BUFG
|
BUFG
|
||||||
output_clk_bufg_inst (
|
mmcm_clk_bufg_inst (
|
||||||
.I(output_clk_mmcm),
|
.I(mmcm_clk_out),
|
||||||
.O(output_clk)
|
.O(mmcm_clk_bufg)
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
BUFG
|
BUFG
|
||||||
output_offset_clk_bufg_inst (
|
mmcm_offset_clk_bufg_inst (
|
||||||
.I(output_offset_clk_mmcm),
|
.I(mmcm_offset_clk_out),
|
||||||
.O(output_offset_clk)
|
.O(mmcm_offset_clk_bufg)
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (EXTRA_MMCM) begin : extra_mmcm
|
||||||
|
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||||||
|
// MMCM instance
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||||||
|
MMCME3_BASE #(
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|
// 125 MHz input
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||||||
|
.CLKIN1_PERIOD(MMCM2_INPUT_CLK_PERIOD),
|
||||||
|
.REF_JITTER1(MMCM_INPUT_REF_JITTER),
|
||||||
|
// divide for PFD input
|
||||||
|
// US/US+: range 10 MHz to 500 MHz
|
||||||
|
.DIVCLK_DIVIDE(MMCM2_INPUT_DIV),
|
||||||
|
// multiply for VCO output
|
||||||
|
// US: range 600 MHz to 1440 MHz
|
||||||
|
// US+: range 800 MHz to 1600 MHz
|
||||||
|
.CLKFBOUT_MULT_F(MMCM2_MULT),
|
||||||
|
.CLKFBOUT_PHASE(0),
|
||||||
|
// divide
|
||||||
|
.CLKOUT0_DIVIDE_F(MMCM2_OUTPUT_DIV),
|
||||||
|
.CLKOUT0_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT0_PHASE(0),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT1_DIVIDE(1),
|
||||||
|
.CLKOUT1_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT1_PHASE(0),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT2_DIVIDE(1),
|
||||||
|
.CLKOUT2_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT2_PHASE(0),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT3_DIVIDE(1),
|
||||||
|
.CLKOUT3_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT3_PHASE(0),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT4_DIVIDE(1),
|
||||||
|
.CLKOUT4_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT4_PHASE(0),
|
||||||
|
.CLKOUT4_CASCADE("FALSE"),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT5_DIVIDE(1),
|
||||||
|
.CLKOUT5_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT5_PHASE(0),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT6_DIVIDE(1),
|
||||||
|
.CLKOUT6_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT6_PHASE(0),
|
||||||
|
|
||||||
|
// optimized bandwidth
|
||||||
|
.BANDWIDTH("OPTIMIZED"),
|
||||||
|
// don't wait for lock during startup
|
||||||
|
.STARTUP_WAIT("FALSE")
|
||||||
|
)
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||||||
|
clk_mmcm2_inst (
|
||||||
|
// 125 MHz input
|
||||||
|
.CLKIN1(mmcm_offset_clk_bufg),
|
||||||
|
// direct clkfb feeback
|
||||||
|
.CLKFBIN(mmcm2_clkfb),
|
||||||
|
.CLKFBOUT(mmcm2_clkfb),
|
||||||
|
.CLKFBOUTB(),
|
||||||
|
// 125 MHz, 0 degrees
|
||||||
|
.CLKOUT0(mmcm2_offset_clk_out),
|
||||||
|
.CLKOUT0B(),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT1(),
|
||||||
|
.CLKOUT1B(),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT2(),
|
||||||
|
.CLKOUT2B(),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT3(),
|
||||||
|
.CLKOUT3B(),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT4(),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT5(),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT6(),
|
||||||
|
// reset input
|
||||||
|
.RST(input_rst || !mmcm_locked),
|
||||||
|
// don't power down
|
||||||
|
.PWRDWN(1'b0),
|
||||||
|
// locked output
|
||||||
|
.LOCKED(mmcm2_locked)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
BUFG
|
||||||
|
mmcm2_offset_clk_bufg_inst (
|
||||||
|
.I(mmcm2_offset_clk_out),
|
||||||
|
.O(mmcm2_offset_clk_bufg)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
|
||||||
|
assign mmcm2_locked = mmcm_locked;
|
||||||
|
assign mmcm2_offset_clk_bufg = mmcm_offset_clk_bufg;
|
||||||
|
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
`resetall
|
`resetall
|
||||||
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