基础002_V7-CLB

Posted 2020-10-23 桂。

一、综述

参考ug474.pdf：

7系列中，一个CLB包含两个slice：

每个CLB的资源：

CLB可配置的主要功能：

二、主要功能

LUT是基本单元，例如选择器assign muxout =  (sel) ? din_0: din_1;

　　A-shift register

每个Slice对应4个LUT，而每个LUT可配32bit的移位寄存器：

对应指令：

always @(posedge clk)
        srl <= {srl[31:0],din};
assign dout = srl[20];

　　　

当添加复位信号：

always@ (posedge clk)
　　if(rst)
　　　　srl <= 32\'d0;
　　else
　　　　srl <= {srl[31:0],din]};
assign dout = srl[20]

　　

　　为什么结构不一致？因为LUT没有同步复位控制输入端，因此综合器无法将代码综合成有LUT实现的结构，因此写代码需要根据相应结构编写。

每个Slice可扩展为128bit的移位寄存器：

　　B-Distributed RAM

每个LUT为6选1，或2个5选1，其中SLICEM挂distributed RAM以及Shift Registers，关于Distributed RAM可实现的功能：

以下列举了一些适用于分布式RAM的情况：

　　1. 深度小于64-bit
　　2. 在深度大于64-bit小于128-bit情况下，有时延要求并需要异步输出（其clock-to-out时间小，并且布线比Block RAM自由）
　　3. 数据宽度小于16-bit
(个人观点：这里配置RAM调用FPGA内部逻辑资源，而Block RAM blocks内部的RAM只能作为RAM使用，因此在时序没有要求，且固定RAM容量有剩余的情况下，不建议配置CLB中的RAM，固定RAM容量不够，可用CLB配置作为补充)。

　　C-Multiplexer

　　CLB还有一个重要功能：多路复用器(multiplexer)。

在一个Slice中包含有三个多路复用器：F7MUXA、F7MUXB和F8MUX。其中F7MUXA组合LUT A和LUT B成为7输入LUT，F7MUXB组合LUT C和LUT D成为7输入LUT，而F8MUX组合1个Slice中的4个LUT成为8输入LUT。

因此通过F7MUXA、F7MUXB和F8MUX的搭配，1个Slice可以实现4:1、8:1和16:1多路复用器，

• 一个LUT实现4：1多路复用器
• 2个LUT实现8：1多路复用器
• 4个LUT实现16：1多路复用器

如图1、2、3所示：

 　　D-Carry logic

 每个slice有4bits，每个bit包含一个多路复用和一个专用异或门XOR（用于加/减运算）： 

每个SLICE的Carry logic图：

三、原语

具体可参考ug953.pdf，原语列表：

查看CLB相关的原语用法：

 即可按需要进行调用，例如每个LUT对应32bit的shift register logic，查看原语：

移位计算方法：

接口说明:

模板调用：

测试：

module CLB_SRL(clk,rst,din,dout);
input clk,rst;
input din;
output dout;
// SRLC32E: 32-bit variable length cascadable shift register LUT (Mapped to a SliceM LUT6)
// with clock enable
// 7 Series
// Xilinx HDL Libraries Guide, version 2015.2
SRLC32E #(
.INIT(32\'h00000000) // Initial Value of Shift Register
) SRLC32E_inst (
.Q(dout), // SRL data output
.Q31(1\'b0), // SRL cascade output pin
.A(32\'h00010100), // 5-bit shift depth select input
.CE(1\'b1), // Clock enable input
.CLK(clk), // Clock input
.D(din) // SRL data input
);
// End of SRLC32E_inst instantiation

endmodule

　　综合之后的线路图：