高速PCB设计：共同时钟系统时序案例

caroline11

在上一个话题介绍了共同时钟总线的时序原则，这一个专题就举例子来进行说明。

某单板为标准CPCI构架，使用的芯片如下：
CPU：MPC7448，桥：MV64460，DDR400，要求CPU、DDR要全速工作。CPU和桥之间的PPC总线就是典型的共同时钟时序关系，需要工作在200M。

MPC7448相关参数如下：

MV64460的相关参数如下：

写时序计算如下：
MPC7448的输出Tco max = 1.8ns Tco min = NA
MV64460的建立时间 Tinput_Setup = 1.5ns
MPC7448的保持时间 Toutput_hold = 0.5ns
时钟的Skew和Jetter是0.3ns
串扰带来的影响估计为0.2ns
Tfly_time Tfly_time>Toutput_hold- Tco min--TClock_ckew-TCrosstalk
Toutput_hold = 0ns，也可以看成是NA，估计下来，不等式右边也是负数，负数意味着Tfly_time的最短长度没有要求
综合读写时序的计算结果，要求PPC总线飞行时间的延迟小于0.4ns，实际仿真结果如下：
Data组选择最长网络PPC1_D0，仿真波形如下：
CPU写时序

测量得到Tflight time max = 0.769ns

CPU读时序

测量得到Tflight time max = 0.69ns
实际布线情况下仿真结果无法满足要求，这时候就是常见系统降频才能稳定工作，比如CPU频率降到166M，可以多出1ns的时序余量，那就可以满足时序要求了。

还有一个办法是综合读写时序建立保持时间的裕量，比如这个例子，写时序有1.2ns的裕量，比较充裕，而保持时间的要求都可以满足，这时候可以想办法通过人为调整布线的时钟Skew，达到系统时序设计的目标。

总结：
1. 共同时钟系统的时序并不简单，尤其是时钟频率超过100M的时候，需要严格时序计算和仿真，超过166M的共同时钟系统，时序非常紧张
2. 共同时钟的时序关系不是数据和时钟线等长，也不是数据地址总线等长，在大部分的共同时钟的时序系统中，保持总长度尽量短是非常关键的
3. 因为并不存在时序要求而做的整个总线绕等长，而又为了绕等长而导致这个总线的布线长度增加，串扰增加，这样的设计是错误的，失败的例子非常多
4. 特殊情况下，需要人为改变PCB布线时钟Skew，达到系统时序设计的目标，这种情况下，会对最短走线长度相应做下控制