基于Actel反熔丝FPGA的高速DDR接口设计

　　2 仿真及优化

　　在Actel 公司的编程环境IDE V9. 0 中进行编程仿真。使用Modelsim 6. 5d 进行行为仿真，仿真波形如图8 所示。由图8 可见变换后数据符合预期，功能实现正确。

　　使用Modelsim 6. 5d 进行布局布线后仿真，仿真波形如图9 所示。由图9 可见各路数据均存在毛刺，毛刺的最大宽度达到了1. 8ns,这超出了DAC 器件对于输入并行数据相位差小于1ns 的要求。可能导致DAC 采样错误。

　　分析最终输出数据毛刺产生的原因，应当是每路数据的14bit 单独信号之间路径的延时不同导致的。而数据在输出之前大部分环节都是由全局时钟进行同步处理，可以保证严格的同步，除了选择器Multiplexor 输出到IO 端口部分走线，因为在Multiplexor的输出环节不会再有时钟采样，因此该部分多路信号延迟差异无法消除。检查布局布线后底层的布局图，如图10 所示，深黑色的单元即为Multiplexor,显然各个Multiplexor 与对应IO 口的距离差别较大，验证了之前的分析。

　　根据前段分析，对Multiplexor 的位置进行手动优化，即在底层布局图中将所有Multiplexor 均调整到尽量接近IO 端口的位置，保证多路信号在Multiplexor后端延迟尽量一致，优化后锁定这些Multiplexor的位置，如图11 所示。

　　优化Multiplexor 布局后重新进行后仿真，仿真结果如图12 所示。由图12 可见，最大毛刺宽度仅为500ps 左右，完全满足DAC 要求的1ns.可见，优化后的方案合理、可行的实现了要求的功能。

　　图12 优化底层布局中Multiplexor 位置后的后仿真

　　文章中阐述的方法不仅仅局限于FPGA 与DAC之间的接口设计，也适用于FPGA 与其他高速芯片的通信，例如FPGA、DSP、SDRAM 等等支持DDR 接口的器件，同时，对于板级及单元级的通信，使用该方法可以有效降低线缆传输信号速率，使得系统各个环节的设计更为简单。

　　3 结束语

　　文章分析了Actel 公司反熔丝FPGA 相对于常用的SRAM 型FPGA 在卫星产品中应用的优点，并就一种常见的应用目标，提出基于Actel 公司RTAX-S 系列抗辐射反熔丝FPGA 的高速DDR 输出接口的设计方法，并通过优化得到符合要求的结果，为反熔丝FPGA 在卫星产品中的高速设计、应用提供了技术保障。