一、ODDR概述及使用方法

ODDR（Output Double Data Rate，輸出雙倍數(shù)據(jù)速率）:

在DDR接口中，ODDR用于發(fā)送時(shí)鐘和數(shù)據(jù)；

在SDR接口中，ODDR轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)鐘（仍在時(shí)鐘樹內(nèi)），輸出端要直連到輸出port，不可加邏輯，連接方式：輸出時(shí)鐘連接ODDR的C引腳，D1固定值1'b1, D2固定值1'b0，CE固定值1’b1，ODDR的輸出Q連接到OBUF；

時(shí)鐘輸入有限制，需要從SRCC或者M(jìn)RCC專用時(shí)鐘輸入引腳輸入，時(shí)鐘輸出可以在任何引腳上輸出。當(dāng)輸出時(shí)鐘時(shí)，即使使用的是時(shí)鐘專用輸入管腳去輸出時(shí)鐘，也等同于使用普通的GPIO管腳輸出時(shí)鐘。

輸出時(shí)鐘的最佳方法是使用ODDR來轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)鐘 (假設(shè)輸出的時(shí)鐘是一個(gè)專用時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)上的時(shí)鐘)。每個(gè)IOB（IO Bank）都具有ODDR功能。

這樣做時(shí)，內(nèi)部時(shí)鐘一直停留在專用的時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)上，直到ODDR，永遠(yuǎn)不需要進(jìn)入一般的路由結(jié)構(gòu)。不建議直接將時(shí)鐘帶到OBUF，因?yàn)檫@需要內(nèi)部時(shí)鐘離開專用時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)，通過一般的fabric路由線路路由到OBUF。

對(duì)Spartan6里面，必須用ODDR寄存器輸出。

二、時(shí)鐘配置

建議在輸出時(shí)鐘時(shí)加入ODDR原語，現(xiàn)在加入ODDR對(duì)比一下加入前后的不同。

加入ODDR代碼，D1接高電平，D2接低電平，C接時(shí)鐘，Q輸出。

wire user_clk;
IBUFDS IBUFDS_inst_user_clk(
    .O(user_clk), // Buffer output
    .I(USRCLK_P_I), // Diff_p buffer input
    .IB(USRCLK_N_I) // Diff_n buffer input
);   

wire user_clk_bufg;
BUFG BUFG_inst_user_clk (
      .O(user_clk_bufg), // 1-bit output: Clock output
      .I(user_clk)
);

wire user_clk_bufg_oddr;
ODDR #(
      .DDR_CLK_EDGE("OPPOSITE_EDGE"), //"OPPOSITE_EDGE" or "SAME_EDGE"
      .INIT(1'b0),    // Initial value of Q: 1'b0 or 1'b1
      .SRTYPE("SYNC") // Set/Reset type: "SYNC" or "ASYNC"
 ) ODDR_out_clock_inst_user_clock (
     .Q(user_clk_bufg_oddr),   // 1-bit DDR output
     .C(user_clk_bufg),   // 1-bit clock input
     .CE(1'b1), // 1-bit clock enable input
     .D1(1'b1), // 1-bit data input (positive edge)
     .D2(1'b0), // 1-bit data input (negative edge)
     .R(),   // 1-bit reset
     .S()    // 1-bit set
);

 OBUFDS OBUFDS_inst_user_clock (
    .O (USER_SMA_CLOCK_P_O
    .OB(USER_SMA_CLOCK_N_O),     // Diff_n output
    .I (user_clk_bufg_oddr)      // Buffer input
 )

不加ODDR，布局布線后RTL圖如下：

加ODDR，布局布線后RTL圖如下：

布局布線的資源中，下圖左側(cè)顯示沒有加ODDR的，右側(cè)是加入了ODDR，可見右側(cè)輸出時(shí)鐘經(jīng)BUFG后先到輸出引腳附近的ODDR（藍(lán)線和紫線交匯處），經(jīng)ODDR轉(zhuǎn)發(fā)后到PAD管腳輸出。

三、性能對(duì)比

按照Xilinx和網(wǎng)上的一些說法，加入ODDR后輸出時(shí)鐘的質(zhì)量會(huì)更好。

輸出DDR可以轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)時(shí)鐘副本到輸出。這對(duì)于傳播具有相同延遲的時(shí)鐘和DDR數(shù)據(jù)、以及生成多個(gè)時(shí)鐘(其中每個(gè)時(shí)鐘負(fù)載都有惟一的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng))非常有用。這是通過將ODDR的D1輸入高電平并且D2輸入低電平來實(shí)現(xiàn)的。Xilinx建議使用這種方案將時(shí)鐘從FPGA邏輯轉(zhuǎn)發(fā)到輸出引腳。

如下圖所示是加入ODDR前后的時(shí)序裕量和資源消耗對(duì)比，可以看到，對(duì) WNS （Worst Negative Slack，最差負(fù)時(shí)序裕量）和 WHS （Worst Hold Slack，最差保持時(shí)序裕量）、資源使用在加入前后沒有明顯的區(qū)別。實(shí)測(cè)加入ODDR前后誤碼率基本一致，眼圖掃描結(jié)果也一致。

按照Xilinx的推薦，在輸出時(shí)鐘時(shí)最好還是把ODDR加上 。這個(gè)測(cè)試用例沒有體現(xiàn)出ODDR的優(yōu)勢(shì)，也許在資源使用較多、時(shí)鐘頻率更高時(shí)才能體現(xiàn)。另外，這里只是輸出了時(shí)鐘，沒有輸出使用該時(shí)鐘的數(shù)據(jù)。

很多人說時(shí)鐘直接從BUFG輸出到管腳會(huì)報(bào)錯(cuò)，必須加約束或者ODDR，目前我在ZYNQ7045上沒有發(fā)現(xiàn)此問題。

ODDR****的使用場(chǎng)景還在于 OSERDES、 FPGA 的源同步的系統(tǒng)設(shè)計(jì) ，用 ODDR使得隨路時(shí)鐘和數(shù)據(jù)在輸出時(shí)是嚴(yán)格同步的，保證嚴(yán)格的相位對(duì)齊關(guān)系 。