Cyclone V器件手册: 第一卷：器件接口和集成

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Cyclone® V FPGAs and SoC FPGAs Support
ID 683375
日期 7/24/2020
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1. Cyclone® V器件中的逻辑阵列块与自适应逻辑模块 2. Cyclone® V器件中的嵌入式存储器模块 3. Cyclone® V器件中的精度可调DSP模块 4. Cyclone® V器件中的时钟网络和PLL 5. Cyclone® V器件中的I/O特性 6. Cyclone® V器件中的外部存储器接口 7. Cyclone® V器件中的配置，设计安全和远程系统更新 8. Cyclone® V器件的SEU缓解 9. Cyclone® V器件中的JTAG边界扫描测试 10. Cyclone® V器件中的电源管理
1. Cyclone® V器件中的逻辑阵列块与自适应逻辑模块 x
1.1. LAB 1.2. ALM操作模式 1.3. Cyclone® V器件中的逻辑阵列模块与自适应逻辑模块修订历史
1.1. LAB x
1.1.1. MLAB 1.1.2. 局部互连和直链互连 1.1.3. LAB控制信号 1.1.4. ALM资源 1.1.5. ALM输出
1.2. ALM操作模式 x
1.2.1. 普通模式 1.2.2. 扩展LUT模式 1.2.3. 算术模式 1.2.4. 共享算术模式
2. Cyclone® V器件中的嵌入式存储器模块 x
2.1. 嵌入式存储器类型 2.2. Cyclone® V器件的嵌入式存储器设计指南 2.3. 嵌入式存储器特性 2.4. 嵌入式存储器模式 2.5. 嵌入式存储器时钟模式 2.6. 存储器模块中的奇偶校验位 2.7. 嵌入式存储器模块中的字节使能 2.8. Memory Blocks Packed模式支持 2.9. 存储器模块地址时钟使能支持 2.10. Cyclone® V器件中的嵌入式存储器模块修订历史
2.1. 嵌入式存储器类型 x
2.1.1. Cyclone V器件中的嵌入式存储器性能
2.2. Cyclone® V器件的嵌入式存储器设计指南 x
2.2.1. 指南：存储器模块选择考量 2.2.2. 指南：实现外部冲突解决方案 2.2.3. 指南：定制Read-During-Write行为 2.2.4. 指南：上电状态和存储器初始化考量 2.2.5. 指南：控制时钟以降低功耗
2.2.3. 指南：定制Read-During-Write行为 x
2.2.3.1. 相同端口Read-During-Write模式 2.2.3.2. 混合端口Read-During-Write模式
2.3. 嵌入式存储器特性 x
2.3.1. 嵌入式存储器配置 2.3.2. 混合宽度端口配置
2.3.2. 混合宽度端口配置 x
2.3.2.1. M10K模块混合宽度配置
2.5. 嵌入式存储器时钟模式 x
2.5.1. 每个存储器模式的时钟模式 2.5.2. 时钟模式中的异步清零 2.5.3. 同步读/写中的输出读数据 2.5.4. 时钟模式下的独立时钟使能
2.5.1. 每个存储器模式的时钟模式 x
2.5.1.1. 单一时钟模式 2.5.1.2. 读/写时钟模式 2.5.1.3. 输入/输出时钟模式 2.5.1.4. 独立时钟模式
2.7. 嵌入式存储器模块中的字节使能 x
2.7.1. 存储器模块中的字节使能控制 2.7.2. 数据字节输出 2.7.3. RAM模块操作
3. Cyclone® V器件中的精度可调DSP模块 x
3.1. 功能特性 3.2. Cyclone® V器件中支持的操作模式 3.3. 资源 3.4. 设计考量 3.5. 模块体系结构 3.6. 操作模式说明 3.7. Cyclone® V器件中的精度可调DSP模块修订历史
3.4. 设计考量 x
3.4.1. 操作模式 3.4.2. 内部系数和预加器 3.4.3. 累加器 3.4.4. Chainout加法器
3.5. 模块体系结构 x
3.5.1. 输入寄存器Bank 3.5.2. 预加器 3.5.3. 内部系数 3.5.4. 乘法器 3.5.5. 加法器 3.5.6. 累加器和Chainout加法器 3.5.7. 脉动寄存器 3.5.8. 双倍累加寄存器(Double Accumulation Register) 3.5.9. 输出寄存器Bank
3.6. 操作模式说明 x
3.6.1. 独立乘法器模式 3.6.2. 独立复数乘法器模式 3.6.3. 乘法器加法器和模式 3.6.4. 与36-Bit输入相加的18 x 18乘法运算模式 3.6.5. 脉动FIR模式
3.6.1. 独立乘法器模式 x
3.6.1.1. 9 x 9独立乘法器 3.6.1.2. 18 x 18或18 x 19独立乘法器 3.6.1.3. 18 x 25独立乘法器 3.6.1.4. 20 x 24独立乘法器 3.6.1.5. 27 x 27独立乘法器
3.6.2. 独立复数乘法器模式 x
3.6.2.1. 18 x 19复数乘法器
3.6.5. 脉动FIR模式 x
3.6.5.1. 18-Bit脉动FIR模式 3.6.5.2. 27-Bit脉动FIR模式
4. Cyclone® V器件中的时钟网络和PLL x
4.1. 时钟网络 4.2. Cyclone® V PLL 4.3. Cyclone® V器件中的时钟网络和PLL修订历史
4.1. 时钟网络 x
4.1.1. Cyclone® V器件中的时钟资源 4.1.2. 时钟网络类型 4.1.3. 每个象限的时钟源 4.1.4. 时钟域的类型 4.1.5. 时钟网络源 4.1.6. 时钟输出管脚 4.1.7. 时钟控制模块 4.1.8. 时钟断电 4.1.9. 时钟使能信号
4.1.2. 时钟网络类型 x
4.1.2.1. 全局时钟网络(Global Clock Networks) 4.1.2.2. 局域时钟网络 4.1.2.3. 外设时钟网络
4.1.4. 时钟域的类型 x
4.1.4.1. 全局时钟域(Entire Device Clock Region) 4.1.4.2. 局域时钟域(Regional Clock Region) 4.1.4.3. 双局域时钟域(Dual-Regional Clock Region)
4.1.5. 时钟网络源 x
4.1.5.1. 专用时钟输入管脚 4.1.5.2. 内部逻辑 4.1.5.3. HSSI输出 4.1.5.4. PLL时钟输出 4.1.5.5. GCLK和RCLK网络的时钟输入管脚连接
4.1.7. 时钟控制模块 x
4.1.7.1. Cyclone® V器件中的管脚映射 4.1.7.2. GCLK控制块 4.1.7.3. RCLK控制模块 4.1.7.4. PCLK控制块 4.1.7.5. 外部PLL时钟输出控制块
4.2. Cyclone® V PLL x
4.2.1. Cyclone® V器件中的PLL物理计数器 4.2.2. Cyclone® V器件中的PLL位置 4.2.3. PLL移植指南 4.2.4. 小数分频PLL体系结构 4.2.5. PLL级联 4.2.6. PLL外部时钟I/O管脚 4.2.7. PLL控制信号 4.2.8. 时钟反馈模式 4.2.9. 时钟乘法和除法 4.2.10. 可编程相移 4.2.11. 可编程占空比 4.2.12. 时钟切换 4.2.13. PLL重配置和动态相移
4.2.4. 小数分频PLL体系结构 x
4.2.4.1. 小数分频PLL使用
4.2.7. PLL控制信号 x
4.2.7.1. areset 4.2.7.2. locked
4.2.8. 时钟反馈模式 x
4.2.8.1. 源同步模式 4.2.8.2. LVDS补偿模式 4.2.8.3. Direct模式 4.2.8.4. 普通补偿模式 4.2.8.5. 零延迟缓冲模式 4.2.8.6. 外部反馈模式
4.2.12. 时钟切换 x
4.2.12.1. 自动时钟切换 4.2.12.2. 手动覆盖的自动切换(Automatic Switchover with Manual Override) 4.2.12.3. 手动时钟切换(Manual Clock Switchover) 4.2.12.4. 指南
5. Cyclone® V器件中的I/O特性 x
5.1. Cyclone® V器件中每个封装的I/O资源 5.2. Cyclone® V器件的I/O纵向移植 5.3. Cyclone® V器件中的I/O标准支持 5.4. Cyclone® V器件的I/O设计指南 5.5. Cyclone® V器件中I/O Bank的位置 5.6. Cyclone® V器件中的I/O Bank组 5.7. Cyclone® V器件中的I/O单元结构 5.8. Cyclone® V器件中的可编程IOE特性 5.9. Cyclone® V器件中的片上I/O匹配 5.10. Cyclone® V器件的外部I/O匹配 5.11. 专用高速电路 5.12. Cyclone® V器件中的差分发送器 5.13. Cyclone® V器件中的差分接收器 5.14. 源同步时序预算 5.15. Cyclone® V器件中的I/O特性修订历史
5.2. Cyclone® V器件的I/O纵向移植 x
5.2.1. 验证管脚移植兼容性
5.3. Cyclone® V器件中的I/O标准支持 x
5.3.1. Cyclone® V器件中FPGA I/O的I/O标准支持 5.3.2. Cyclone® V器件中HPS I/O支持的I/O标准 5.3.3. Cyclone® V器件中的I/O标准电平 5.3.4. Cyclone® V器件中的MultiVolt I/O接口
5.4. Cyclone® V器件的I/O设计指南 x
5.4.1. 混合参考电压和非参考电压I/O标准 5.4.2. PLL和时钟 5.4.3. 使用外部PLL模式的LVDS接口 5.4.4. 指南: 对同组中所有I/O Bank使用相同VCCPD 5.4.5. 指南：确保在相同Bank中使用兼容的VCCIO和VCCPD电压 5.4.6. 指南: VREF管脚限制 5.4.7. 指南：观察3.3 V对接的器件绝对最大速率 5.4.8. 指南：遵守LVDS I/O限制和差分焊盘布局规则 5.4.9. 指南：通用高速信号的管脚布局
5.4.1. 混合参考电压和非参考电压I/O标准 x
5.4.1.1. 非参考电压I/O标准 5.4.1.2. 参考电压I/O标准 5.4.1.3. 混合参考电压和非参考电压I/O标准
5.4.2. PLL和时钟 x
5.4.2.1. 指南：LVDS中使用整数PLL模式下的PLL 5.4.2.2. 指南：LVDS应用的参考时钟限制 5.4.2.3. 指南：使用 LVDS差分通道
5.4.3. 使用外部PLL模式的LVDS接口 x
5.4.3.1. 使用ALTLVDS IP核的Altera_PLL信号接口 5.4.3.2. External PLL模式的Altera_PLL参数值 5.4.3.3. Altera_PLL和ALTLVDS之间的连接
5.6. Cyclone® V器件中的I/O Bank组 x
5.6.1. Cyclone® V E器件的模块化I/O Bank 5.6.2. Cyclone® V GX C3、C4和C5器件的模块化I/O Bank 5.6.3. Cyclone® V GT器件的模块化I/O Bank 5.6.4. Cyclone® V SE器件的模块化I/O Bank 5.6.5. Cyclone® V SX器件的模块化I/O Bank 5.6.6. Cyclone® V ST器件的模块化I/O Bank
5.7. Cyclone® V器件中的I/O单元结构 x
5.7.1. Cyclone® V器件的I/O缓冲器和寄存器
5.8. Cyclone® V器件中的可编程IOE特性 x
5.8.1. 可编程电流强度 5.8.2. 可编程输出摆率控制 5.8.3. 可编程IOE延时 5.8.4. 可编程输出缓存延迟 5.8.5. 可编程预加重（Programmable Pre-Emphasis） 5.8.6. 可编程差分输出电压 5.8.7. 开漏输出 5.8.8. 总线保持电路 5.8.9. 上拉电阻
5.9. Cyclone® V器件中的片上I/O匹配 x
5.9.1. Cyclone® V器件中无校准的RS OCT 5.9.2. Cyclone® V器件中带校准的RS OCT 5.9.3. Cyclone® V器件中带校准的RT OCT 5.9.4. Cyclone® V器件中的动态OCT 5.9.5. Cyclone® V器件中的LVDS输入RD OCT 5.9.6. Cyclone® V器件中的OCT校准块
5.9.6. Cyclone® V器件中的OCT校准块 x
5.9.6.1. Cyclone® V器件中的校准块位置 5.9.6.2. 多个I/O bank共享OCT校准块
5.9.6.2. 多个I/O bank共享OCT校准块 x
5.9.6.2.1. OCT校准块共享实例
5.10. Cyclone® V器件的外部I/O匹配 x
5.10.1. 单端I/O匹配 5.10.2. 差分I/O匹配
5.10.2. 差分I/O匹配 x
5.10.2.1. 差分HSTL，SSTL和HSUL匹配 5.10.2.2. LVDS、RSDSSLVS、和Mini-LVDS匹配 5.10.2.3. 仿LVDS、RSDS和Mini-LVDS匹配 5.10.2.4. LVPECL匹配
5.11. 专用高速电路 x
5.11.1. 高速差分I/O位置 5.11.2. LVDS SERDES电路 5.11.3. Cyclone® V器件中的真LVDS缓冲器 5.11.4. Cyclone® V器件中的仿LVDS缓冲器
5.12. Cyclone® V器件中的差分发送器 x
5.12.1. 发送器模块 5.12.2. 旁路串化器以便DDR和SDR操作
5.12.1. 发送器模块 x
5.12.1.1. 发送器时钟
5.13. Cyclone® V器件中的差分接收器 x
5.13.1. Cyclone® V器件中的接收器块 5.13.2. Cyclone® V器件中的接收器模式 5.13.3. Cyclone® V器件中的接收器时钟 5.13.4. Cyclone® V器件中的差分I/O匹配
5.13.1. Cyclone® V器件中的接收器块 x
5.13.1.1. 数据重对齐块（Bit Slip） 5.13.1.2. 解串器
5.13.2. Cyclone® V器件中的接收器模式 x
5.13.2.1. LVDS接收器模式
5.14. 源同步时序预算 x
5.14.1. 差分数据定向 5.14.2. 差分I/O位位置 5.14.3. 发送器通道至通道偏斜 5.14.4. LVDS模式的接收器偏斜裕量
5.14.2. 差分I/O位位置 x
5.14.2.1. 差分位命名约定
6. Cyclone® V器件中的外部存储器接口 x
6.1. 外部存储器性能 6.2. HPS外部存储器性能 6.3. Cyclone® V器件中的存储器接口管脚支持 6.4. Cyclone® V器件中的外部存储器接口功能 6.5. 硬核存储器控制器 6.6. Cyclone® V器件中的外部存储器接口修订历史
6.3. Cyclone® V器件中的存储器接口管脚支持 x
6.3.1. 指南： 使用DQ/DQS管脚 6.3.2. Cyclone® V器件的DQ/DQSS总线模式管脚 6.3.3. Cyclone V E中的DQ/DQS组 6.3.4. Cyclone V GX中的DQ/DQS组 6.3.5. Cyclone V GT中的DQ/DQS组 6.3.6. Cyclone V SE中的DQ/DQS组 6.3.7. Cyclone V SX中的DQ/DQS组 6.3.8. Cyclone V ST中的DQ/DQS组
6.4. Cyclone® V器件中的外部存储器接口功能 x
6.4.1. UniPHY IP 6.4.2. 外部存储器接口数据通路 6.4.3. DQS相移电路 6.4.4. PHY时钟(PHYCLK)网络 6.4.5. DQS逻辑模块 6.4.6. 动态OCT控制 6.4.7. IOE寄存器 6.4.8. 延迟链 6.4.9. I/O和DQS配置块
6.4.3. DQS相移电路 x
6.4.3.1. 延迟锁相环 6.4.3.2. Cyclone V器件的DLL参考时钟输入 6.4.3.3. DLL 偏斜
6.4.5. DQS逻辑模块 x
6.4.5.1. 更新使能电路 6.4.5.2. DQS延迟链 6.4.5.3. DQS后同步码电路 6.4.5.4. 半数据速率块
6.4.7. IOE寄存器 x
6.4.7.1. 输入寄存器 6.4.7.2. 输出寄存器
6.5. 硬核存储器控制器 x
6.5.1. 硬核储存器控制器特性 6.5.2. 多端口前端 6.5.3. 绑定支持 6.5.4. Cyclone V E的硬核存储器控制器宽度 6.5.5. Cyclone V GX的硬核存储器控制器宽度 6.5.6. Cyclone V GT的硬核存储器控制器宽度 6.5.7. Cyclone V SE的硬核存储器控制器宽度 6.5.8. Cyclone V SX的硬核存储器控制器宽度 6.5.9. Cyclone V ST的硬核存储器控制器宽度
6.5.2. 多端口前端 x
6.5.2.1. 每种器件MPFE端口的数量
7. Cyclone® V器件中的配置，设计安全和远程系统更新 x
7.1. 增强的配置和通过协议配置（Configuration via Protocol） 7.2. MSEL管脚设置 7.3. 配置序列 7.4. 配置时序波形 7.5. 器件配置管脚 7.6. 快速被动并行配置 7.7. 主动串行配置 7.8. 使用EPCS和EPCQ器件 7.9. 被动串行配置 7.10. JTAG配置 7.11. 配置数据压缩 7.12. 远程系统升级 7.13. 设计安全 7.14. Cyclone® V器件中的配置、设计安全和远程系统更新
7.3. 配置序列 x
7.3.1. 上电(Power UP) 7.3.2. 复位(Reset) 7.3.3. 配置 7.3.4. 配置错误处理 7.3.5. 初始化 7.3.6. 用户模式（User Mode）
7.4. 配置时序波形 x
7.4.1. FPP配置时序 7.4.2. AS配置时序 7.4.3. PS配置时序
7.5. 器件配置管脚 x
7.5.1. 配置管脚的I/O标准和驱动强度 7.5.2. Intel® Quartus® Prime软件中的配置管脚选项
7.6. 快速被动并行配置 x
7.6.1. 快速被动并行单器件配置 7.6.2. 快速被动并行多器件配置 7.6.3. 发送配置数据
7.6.2. 快速被动并行多器件配置 x
7.6.2.1. 管脚连接和指南 7.6.2.2. 使用多个配置数据 7.6.2.3. 使用一个配置数据
7.7. 主动串行配置 x
7.7.1. DATA时钟 (DCLK) 7.7.2. 主动串行单器件配置 7.7.3. 主动串行多器件配置 7.7.4. 评估主动串行配置时间
7.7.3. 主动串行多器件配置 x
7.7.3.1. 管脚连接和指南 7.7.3.2. 使用多个配置数据
7.8. 使用EPCS和EPCQ器件 x
7.8.1. 控制EPCS和EPCQ器件 7.8.2. 评估AS配置中的数据建立和保持时间裕量 7.8.3. 编程EPCS和EPCQ器件
7.8.3. 编程EPCS和EPCQ器件 x
7.8.3.1. 使用JTAG接口编程EPCS 7.8.3.2. 使用JTAG接口编程EPCQ 7.8.3.3. 使用主动串行（AS）接口编程EPCS 7.8.3.4. 使用主动串行接口编程EPCQ
7.9. 被动串行配置 x
7.9.1. 使用外部主机的被动串行单器件配置 7.9.2. 使用Altera下载电缆的被动串行单器件配置 7.9.3. 被动串行多器件配置
7.9.3. 被动串行多器件配置 x
7.9.3.1. 管脚连接和指南 7.9.3.2. 使用多个配置数据 7.9.3.3. 使用一个配置数据 7.9.3.4. 使用PC主机和下载电缆
7.10. JTAG配置 x
7.10.1. JTAG单器件配置 7.10.2. JTAG多器件配置 7.10.3. CONFIG_IO JTAG指令
7.10.2. JTAG多器件配置 x
7.10.2.1. 管脚连接和指南 7.10.2.2. 使用下载电缆
7.11. 配置数据压缩 x
7.11.1. 先使能压缩再设计编译 7.11.2. 先设计编译再使能压缩 7.11.3. 多器件配置中使用压缩
7.12. 远程系统升级 x
7.12.1. 配置映像 7.12.2. 远程更新模式下的配置序列 7.12.3. 远程系统升级电路 7.12.4. 使能远程系统升级电路 7.12.5. 远程系统升级寄存器 7.12.6. 远程系统升级状态机 7.12.7. 用户看门狗定时器（Watchdog Timer）
7.12.5. 远程系统升级寄存器 x
7.12.5.1. 控制寄存器 7.12.5.2. 状态寄存器
7.13. 设计安全 x
7.13.1. Altera Unique Chip ID（唯一芯片ID）IP核 7.13.2. JTAG Secure模式 7.13.3. 安全密钥类型 7.13.4. 安全模式 7.13.5. 设计安全实现步骤
8. Cyclone® V器件的SEU缓解 x
8.1. 错误检测功能 8.2. 配置错误检测 8.3. 用户模式错误检测 8.4. 内部擦拭 8.5. 规格 8.6. 用户模式中使用错误检测功能 8.7. Cyclone® V器件的SEU缓解文档修订历史
8.5. 规格 x
8.5.1. EMR更新间隔 8.5.2. 错误检测频率 8.5.3. 整个器件的CRC计算时间
8.6. 用户模式中使用错误检测功能 x
8.6.1. 使能错误检测 8.6.2. CRC_ERROR管脚 8.6.3. 错误检测寄存器 8.6.4. 错误检测处理 8.6.5. 测试错误检测块
9. Cyclone® V器件中的JTAG边界扫描测试 x
9.1. BST操作控制 9.2. JTAG操作的I/O电压 9.3. 执行BST 9.4. 使能和禁用IEEE Std. 1149.1 BST电路 9.5. IEEE Std. 1149.1边界扫描测试指南 9.6. IEEE Std. 1149.1边界扫描寄存器 9.7. Cyclone® V器件中的JTAG边界扫描测试
9.1. BST操作控制 x
9.1.1. IDCODE 9.1.2. 支持的JTAG指令 9.1.3. JTAG Secure模式 9.1.4. JTAG专用指令
9.6. IEEE Std. 1149.1边界扫描寄存器 x
9.6.1. a Cyclone® V器件I/O管脚的边界扫描单元
10. Cyclone® V器件中的电源管理 x
10.1. 功耗 10.2. 热插拔特性 10.3. 热插拔实现 10.4. Cyclone® V器件的上电序列建议 10.5. 上电复位电路 10.6. Cyclone® V器件中的电源管理修订历史
10.1. 功耗 x
10.1.1. 动态功耗方程
10.5. 上电复位电路 x
10.5.1. POR电路监控和未监控的电源
1. Cyclone® V器件中的逻辑阵列块与自适应逻辑模块
2. Cyclone® V器件中的嵌入式存储器模块
3. Cyclone® V器件中的精度可调DSP模块
4. Cyclone® V器件中的时钟网络和PLL
5. Cyclone® V器件中的I/O特性
6. Cyclone® V器件中的外部存储器接口
7. Cyclone® V器件中的配置，设计安全和远程系统更新
8. Cyclone® V器件的SEU缓解
9. Cyclone® V器件中的JTAG边界扫描测试
10. Cyclone® V器件中的电源管理

1.1.4. ALM资源

一个ALM包含四个可编程寄存器。每个寄存器都具有如下端口：

  • 数据
  • 时钟
  • 同步和异步清零
  • 同步加载

全局信号，通用I/O(GPIO)管脚或者任何内部逻辑都可以驱动ALM寄存器的时钟和清零控制信号。

GPIO管脚或内部逻辑驱动时钟使能信号。

组合功能中，寄存器被旁路，查找表（LUT）的输出直接驱动到ALM的输出。

注： Intel® Quartus® Prime软件会自动配置ALM获取优化性能。
图 5.  Cyclone® V 器件的ALM高级结构图


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