soc/cores/clock: add Xilinx Ultrascale PLL/MMCM
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commit
2581a00380
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@ -15,7 +15,7 @@ from litex.soc.interconnect.csr import *
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def period_ns(freq):
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def period_ns(freq):
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return 1e9/freq
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return 1e9/freq
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# Xilinx
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# Xilinx / 7-Series
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class S7Clocking(Module, AutoCSR):
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class S7Clocking(Module, AutoCSR):
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clkfbout_mult_frange = (2, 64+1)
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clkfbout_mult_frange = (2, 64+1)
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@ -203,7 +203,189 @@ class S7IDELAYCTRL(Module):
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)
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)
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self.specials += Instance("IDELAYCTRL", i_REFCLK=cd.clk, i_RST=ic_reset)
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self.specials += Instance("IDELAYCTRL", i_REFCLK=cd.clk, i_RST=ic_reset)
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# Lattice
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# Xilinx / Ultrascale
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# TODO:
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# - use Ultrascale primitives instead of 7-Series' ones. (Vivado recognize and convert them).
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class USClocking(Module, AutoCSR):
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clkfbout_mult_frange = (2, 64+1)
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clkout_divide_range = (1, 128+1)
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def __init__(self):
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self.reset = Signal()
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self.locked = Signal()
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self.clkin_freq = None
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self.vcxo_freq = None
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self.nclkouts = 0
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self.clkouts = {}
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self.config = {}
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self.params = {}
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def register_clkin(self, clkin, freq):
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self.clkin = Signal()
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if isinstance(clkin, Signal):
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self.comb += self.clkin.eq(clkin)
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elif isinstance(clkin, Record):
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self.specials += DifferentialInput(clkin.p, clkin.n, self.clkin)
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else:
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raise ValueError
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self.clkin_freq = freq
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def create_clkout(self, cd, freq, phase=0, buf="bufg", margin=1e-2, with_reset=True):
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assert self.nclkouts < self.nclkouts_max
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clkout = Signal()
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self.clkouts[self.nclkouts] = (clkout, freq, phase, margin)
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self.nclkouts += 1
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if with_reset:
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self.specials += AsyncResetSynchronizer(cd, ~self.locked | self.reset)
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if buf is None:
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self.comb += cd.clk.eq(clkout)
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else:
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clkout_buf = Signal()
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self.comb += cd.clk.eq(clkout_buf)
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if buf == "bufg":
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self.specials += Instance("BUFG", i_I=clkout, o_O=clkout_buf)
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elif buf == "bufr":
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self.specials += Instance("BUFR", i_I=clkout, o_O=clkout_buf)
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else:
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raise ValueError
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def compute_config(self):
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config = {}
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config["divclk_divide"] = 1
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for clkfbout_mult in range(*self.clkfbout_mult_frange):
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all_valid = True
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vco_freq = self.clkin_freq*clkfbout_mult
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(vco_freq_min, vco_freq_max) = self.vco_freq_range
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if vco_freq >= vco_freq_min and vco_freq <= vco_freq_max:
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for n, (clk, f, p, m) in sorted(self.clkouts.items()):
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valid = False
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for d in range(*self.clkout_divide_range):
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clk_freq = vco_freq/d
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if abs(clk_freq - f) < f*m:
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config["clkout{}_divide".format(n)] = d
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config["clkout{}_phase".format(n)] = p
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valid = True
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break
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if not valid:
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all_valid = False
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else:
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all_valid = False
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if all_valid:
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config["vco"] = vco_freq
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config["clkfbout_mult"] = clkfbout_mult
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return config
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raise ValueError("No PLL config found")
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def expose_drp(self):
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self.drp_reset = CSR()
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self.drp_read = CSR()
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self.drp_write = CSR()
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|
self.drp_drdy = CSRStatus()
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||||||
|
self.drp_adr = CSRStorage(7)
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||||||
|
self.drp_dat_w = CSRStorage(16)
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|
self.drp_dat_r = CSRStatus(16)
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# # #
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drp_drdy = Signal()
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self.params.update(
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|
i_DCLK=ClockSignal(),
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|
i_DWE=self.drp_write.re,
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||||||
|
i_DEN=self.drp_read.re | self.drp_write.re,
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|
o_DRDY=drp_drdy,
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||||||
|
i_DADDR=self.drp_adr.storage,
|
||||||
|
i_DI=self.drp_dat_w.storage,
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||||||
|
o_DO=self.drp_dat_r.status
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|
)
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self.sync += [
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|
If(self.drp_read.re | self.drp_write.re,
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|
self.drp_drdy.status.eq(0)
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|
).Elif(drp_drdy,
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|
self.drp_drdy.status.eq(1)
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|
)
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|
]
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def do_finalize(self):
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assert hasattr(self, "clkin")
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class USPLL(USClocking):
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nclkouts_max = 6
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def __init__(self, speedgrade=-1):
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USClocking.__init__(self)
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self.clkin_freq_range = {
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|
-1: (70e6, 800e6),
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|
-2: (70e6, 933e6),
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||||||
|
-3: (70e6, 1066e6),
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||||||
|
}[speedgrade]
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||||||
|
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||||||
|
self.vco_freq_range = {
|
||||||
|
-1: (600e6, 1200e6),
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||||||
|
-2: (600e6, 1335e6),
|
||||||
|
-3: (600e6, 1335e6),
|
||||||
|
}[speedgrade]
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||||||
|
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||||||
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def do_finalize(self):
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|
USClocking.do_finalize(self)
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config = self.compute_config()
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pll_fb = Signal()
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self.params.update(
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|
p_STARTUP_WAIT="FALSE", o_LOCKED=self.locked,
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||||||
|
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# VCO
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p_REF_JITTER1=0.01, p_CLKIN1_PERIOD=period_ns(self.clkin_freq),
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p_CLKFBOUT_MULT=config["clkfbout_mult"], p_DIVCLK_DIVIDE=config["divclk_divide"],
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|
i_CLKIN1=self.clkin, i_CLKFBIN=pll_fb, o_CLKFBOUT=pll_fb,
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|
)
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|
for n, (clk, f, p, m) in sorted(self.clkouts.items()):
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|
self.params["p_CLKOUT{}_DIVIDE".format(n)] = config["clkout{}_divide".format(n)]
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|
self.params["p_CLKOUT{}_PHASE".format(n)] = config["clkout{}_phase".format(n)]
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|
self.params["o_CLKOUT{}".format(n)] = clk
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|
self.specials += Instance("PLLE2_ADV", **self.params)
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|
class USMMCM(USClocking):
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|
nclkouts_max = 7
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|
def __init__(self, speedgrade=-1):
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|
USClocking.__init__(self)
|
||||||
|
self.clkin_freq_range = {
|
||||||
|
-1: (10e6, 800e6),
|
||||||
|
-2: (10e6, 933e6),
|
||||||
|
-3: (10e6, 1066e6),
|
||||||
|
}[speedgrade]
|
||||||
|
|
||||||
|
self.vco_freq_range = {
|
||||||
|
-1: (600e6, 1200e6),
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||||||
|
-2: (600e6, 1440e6),
|
||||||
|
-3: (600e6, 1600e6),
|
||||||
|
}[speedgrade]
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|
def do_finalize(self):
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|
USClocking.do_finalize(self)
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|
config = self.compute_config()
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|
mmcm_fb = Signal()
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|
self.params.update(
|
||||||
|
p_BANDWIDTH="OPTIMIZED", o_LOCKED=self.locked,
|
||||||
|
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|
# VCO
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||||||
|
p_REF_JITTER1=0.01, p_CLKIN1_PERIOD=period_ns(self.clkin_freq),
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||||||
|
p_CLKFBOUT_MULT_F=config["clkfbout_mult"], p_DIVCLK_DIVIDE=config["divclk_divide"],
|
||||||
|
i_CLKIN1=self.clkin, i_CLKFBIN=mmcm_fb, o_CLKFBOUT=mmcm_fb,
|
||||||
|
)
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|
for n, (clk, f, p, m) in sorted(self.clkouts.items()):
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||||||
|
if n == 0:
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self.params["p_CLKOUT{}_DIVIDE_F".format(n)] = config["clkout{}_divide".format(n)]
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else:
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|
self.params["p_CLKOUT{}_DIVIDE".format(n)] = config["clkout{}_divide".format(n)]
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||||||
|
self.params["p_CLKOUT{}_PHASE".format(n)] = config["clkout{}_phase".format(n)]
|
||||||
|
self.params["o_CLKOUT{}".format(n)] = clk
|
||||||
|
self.specials += Instance("MMCME2_ADV", **self.params)
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||||||
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# Lattice / ECP5
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# TODO:
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# TODO:
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# - add proper phase support.
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# - add proper phase support.
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