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synced 2025-12-09 08:58:40 -08:00
hip: Add fractional MMCM wrapper for generating offset clocks for DDMTD
Signed-off-by: Alex Forencich <alex@alexforencich.com>
This commit is contained in:
194
rtl/hip/us/taxi_mmcm_frac.sv
Normal file
194
rtl/hip/us/taxi_mmcm_frac.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,194 @@
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// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
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/*
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Copyright (c) 2024-2025 FPGA Ninja, LLC
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Authors:
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- Alex Forencich
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*/
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`resetall
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`timescale 1ns / 1ps
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`default_nettype none
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/*
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* Fractional MMCM
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*/
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module taxi_mmcm_frac #(
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parameter MMCM_INPUT_CLK_PERIOD = 8.0,
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parameter MMCM_INPUT_REF_JITTER = 0.010,
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parameter MMCM_INPUT_DIV = 1,
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parameter MMCM_MULT = 8,
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parameter MMCM_OUTPUT_DIV = MMCM_MULT,
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parameter OFFSET_NUM = 1,
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parameter OFFSET_DENOM = 65536
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)
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(
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input wire input_clk,
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input wire input_rst,
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output wire output_clk,
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output wire output_offset_clk,
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output wire locked
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);
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// 1 tap is 1/56th of the VCO period
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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 DIR = OFFSET_NUM >= 0;
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localparam NUM_1 = (DIR ? OFFSET_NUM : -OFFSET_NUM)*56*MMCM_OUTPUT_DIV;
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localparam DENOM_1 = OFFSET_DENOM;
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localparam CNT_W = $clog2(DENOM_1)+1;
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logic [CNT_W-1:0] cnt_reg = '0;
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logic ps_en_reg = 1'b0;
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always_ff @(posedge output_clk) begin
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ps_en_reg <= 1'b0;
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if (cnt_reg + NUM_1 >= DENOM_1) begin
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cnt_reg <= cnt_reg + NUM_1 - DENOM_1;
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ps_en_reg <= 1'b1;
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end else begin
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cnt_reg <= cnt_reg + NUM_1;
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end
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end
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wire clkfb;
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wire output_clk_mmcm;
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wire output_offset_clk_mmcm;
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MMCME3_ADV #(
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// input clocks
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.CLKIN1_PERIOD(MMCM_INPUT_CLK_PERIOD),
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.REF_JITTER1(MMCM_INPUT_REF_JITTER),
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.CLKIN2_PERIOD(0.000),
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.REF_JITTER2(0.010),
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// divide for PFD input
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// US/US+: range 10 MHz to 500 MHz
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.DIVCLK_DIVIDE(MMCM_INPUT_DIV),
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// multiply for VCO output
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// US: range 600 MHz to 1440 MHz
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// US+: range 800 MHz to 1600 MHz
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.CLKFBOUT_MULT_F(MMCM_MULT),
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.CLKFBOUT_PHASE(0),
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.CLKFBOUT_USE_FINE_PS("FALSE"),
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// divide
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.CLKOUT0_DIVIDE_F(MMCM_OUTPUT_DIV),
|
||||||
|
.CLKOUT0_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT0_PHASE(0),
|
||||||
|
.CLKOUT0_USE_FINE_PS("FALSE"),
|
||||||
|
// divide and phase shift
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|
.CLKOUT1_DIVIDE(MMCM_OUTPUT_DIV),
|
||||||
|
.CLKOUT1_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT1_PHASE(0),
|
||||||
|
.CLKOUT1_USE_FINE_PS("TRUE"),
|
||||||
|
// Not used
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||||||
|
.CLKOUT2_DIVIDE(1),
|
||||||
|
.CLKOUT2_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT2_PHASE(0),
|
||||||
|
.CLKOUT2_USE_FINE_PS("FALSE"),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT3_DIVIDE(1),
|
||||||
|
.CLKOUT3_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT3_PHASE(0),
|
||||||
|
.CLKOUT3_USE_FINE_PS("FALSE"),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT4_DIVIDE(1),
|
||||||
|
.CLKOUT4_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT4_PHASE(0),
|
||||||
|
.CLKOUT4_USE_FINE_PS("FALSE"),
|
||||||
|
.CLKOUT4_CASCADE("FALSE"),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT5_DIVIDE(1),
|
||||||
|
.CLKOUT5_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT5_PHASE(0),
|
||||||
|
.CLKOUT5_USE_FINE_PS("FALSE"),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT6_DIVIDE(1),
|
||||||
|
.CLKOUT6_DUTY_CYCLE(0.5),
|
||||||
|
.CLKOUT6_PHASE(0),
|
||||||
|
.CLKOUT6_USE_FINE_PS("FALSE"),
|
||||||
|
// no spread spectrum
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|
.SS_EN("FALSE"),
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|
.SS_MODE("CENTER_HIGH"),
|
||||||
|
.SS_MOD_PERIOD(10000),
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|
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|
.COMPENSATION("AUTO"),
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|
// optimized bandwidth
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|
.BANDWIDTH("OPTIMIZED"),
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// don't wait for lock during startup
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.STARTUP_WAIT("FALSE")
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)
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clk_mmcm_inst (
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// input clocks
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.CLKIN1(input_clk),
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|
.CLKIN2(1'b0),
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|
// select CLKIN1
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|
.CLKINSEL(1'b1),
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|
// direct clkfb feedback
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.CLKFBIN(clkfb),
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|
.CLKFBOUT(clkfb),
|
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|
.CLKFBOUTB(),
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|
// phase-shifted output
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|
.CLKOUT0(output_clk_mmcm),
|
||||||
|
.CLKOUT0B(),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT1(output_offset_clk_mmcm),
|
||||||
|
.CLKOUT1B(),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT2(),
|
||||||
|
.CLKOUT2B(),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT3(),
|
||||||
|
.CLKOUT3B(),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT4(),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT5(),
|
||||||
|
// Not used
|
||||||
|
.CLKOUT6(),
|
||||||
|
// reset input
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.RST(input_rst),
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|
// don't power down
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|
.PWRDWN(1'b0),
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|
// DRP
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|
.DADDR(7'd0),
|
||||||
|
.DI(16'd0),
|
||||||
|
.DWE(1'b0),
|
||||||
|
.DEN(1'b0),
|
||||||
|
.DCLK(1'b0),
|
||||||
|
.DO(),
|
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|
// dynamic phase shift
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|
.PSINCDEC(DIR ? 1'b0 : 1'b1),
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|
.PSEN(ps_en_reg),
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|
.PSCLK(output_clk),
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|
.PSDONE(),
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// locked output
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.LOCKED(locked),
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|
// input status
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|
.CLKINSTOPPED(),
|
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|
.CLKFBSTOPPED(),
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// CDDC
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|
.CDDCREQ(1'b0),
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|
.CDDCDONE()
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);
|
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|
BUFG
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output_clk_bufg_inst (
|
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|
.I(output_clk_mmcm),
|
||||||
|
.O(output_clk)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
BUFG
|
||||||
|
output_offset_clk_bufg_inst (
|
||||||
|
.I(output_offset_clk_mmcm),
|
||||||
|
.O(output_offset_clk)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
endmodule
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`resetall
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