在代码中,DATA_IN
和 CLK_IN
都通过IBUF实例进行缓冲。IBUF负责将外部信号转换到FPGA内部标准并驱动内部信号线。这不仅在物理上是必要的一步(没有IBUF就无法直接驱动内部逻辑),而且还允许我们指定引脚的约束(如电平标准等)。
BUFG 全局时钟缓冲:bufg_clk
实例将时钟连接到了全局时钟网络。这样做的直接好处是降低时钟的偏斜(skew)和抖动(jitter)。时钟偏斜指FPGA内不同触发器接收到同一时钟沿的时间差。如果不使用BUFG,时钟可能走一般的可编程布线,导致不同区域时钟延迟不同,偏斜增大。
参考代码:
// 顶层模块:演示 IBUF 和 BUFG 的使用
module top_example (input wire CLK_IN, // 外部时钟输入,引脚上提供input wire RST_N, // 外部复位输入,低电平有效input wire DATA_IN, // 外部数据输入信号output reg DATA_OUT // 输出寄存后的数据
);// 中间信号定义
wire clk_ibuf; // 时钟经IBUF后的内部信号
wire clk_bufg; // 时钟经BUFG后的全局时钟信号
wire data_buf; // 数据经IBUF缓冲后的内部信号// 1) 输入数据的缓冲:将外部DATA_IN通过IBUF转换为内部信号data_buf
IBUF ibuf_data (.I(DATA_IN), // 外部引脚信号.O(data_buf) // 缓冲后的内部信号
);// 2) 外部时钟的缓冲:先通过IBUF,再送入BUFG实现全局分布
IBUF ibuf_clk (.I(CLK_IN), // 外部时钟引脚.O(clk_ibuf) // IBUF输出的内部时钟
);
BUFG bufg_clk (.I(clk_ibuf), // BUFG输入连接IBUF的输出.O(clk_bufg) // BUFG输出作为全局时钟
);// 3) 使用全局时钟(clk_bufg)对数据进行寄存,同步输出
always @(posedge clk_bufg or negedge RST_N) beginif (!RST_N)DATA_OUT <= 1'b0; // 异步复位:复位时输出清零elseDATA_OUT <= data_buf; // 时钟上升沿,将缓冲后的数据锁存到输出寄存器
endendmodule