【分享】 MPSoC的VCU超频
1. 超频介绍
很多芯片可以暂时超频使用。 当然，出于良品率、长期可靠性考虑，厂家官方都不建议超频使用。
Xilinx的器件质也能超频。几年前，当Zynq-7000刚面世时，通过修改PLL的设置，7020的A9的频率被超频到1GHz后，也能正常运行。
最近有人问到MPSoC的VCU能不能超频。检查Vivado里的VCU设计后，确认通过简单步骤，VCU也能超频。这是黑客操作。请确保电源有足够的供电、单板有足够的散热能力。超频后，VCU已经工作在产品规格之外，工程师需要承担器件可能损坏的责任。如果在产品中使用，一定要注意在高温、低温等极端情况下，是否能正常工作。
2. VCU正常设计
2.1. VCU时钟
VCU编解码器内部使用时钟pll_ref_clk，所有外部AXI接口使用其它时钟。如果调整内部时钟pll_ref_clk，不会影响外部接口时钟，也不会引起时序问题。所以非常方便。
VCU的信号如下。
VCU的信号说明。
VCU的工作时钟一般是667MHz，由VCU自己内部的PLL产生。
2.2. Clocking Wizard配置
VCU内部时钟pll_ref_clk来自于外部时钟芯片si570的输出。si570的输出是300MHz的时钟，进入PL后，经过一个Clocking Wizard，产生33MHz给VCU作为pll_ref_clk。
下图展示了VCU的时钟来源，包括从si570到Clocking Wizard的设计。
Clocking Wizard的输入是300MHz。
Clocking Wizard的输出是33.33MHz。
2.3. 单板时钟
2.3.1. vivado接口属性
PL设计中，来自于外部时钟芯片si570的信号是si570_user。在Vivado的属性设置里，声明了si570_user是300MHz。
2.3.2. vivado约束
vivado约束文件里，也指定了si570_user的周期是3.333ns，对应的频率是300MHz。
set_property PACKAGE_PIN AH12 [get_ports {si570_user_clk_p[0]}]
set_property IOSTANDARD LVDS [get_ports {si570_user_clk_p[0]}]
create_clock -period 3.333 [get_ports si570_user_clk_p]
3. 超频步骤
Vivado会检查VCU的时钟。如果VCU的时钟超出规格，会报错。
超频的核心诀窍是欺骗Vivado，向Vivado声明一个假的时钟频率。比如实际输入频率是300MHz，我们在设计中却告诉它是200MHz。那么在后续的倍频操作中，Vivado会以200MHz计算出产生667MHz的倍频分频系数，实际得到的频率就是667*（300/200），也就是1000MHz。
测试时，打算把VCU的频率超频到933MHz。VCU的配置里，已经把VCU的频率，改为712MHZ。因此要把输入频率，降低933/712=1.310倍，也就是改为300/1.310=228.9MHz，对应的周期4.368。
3.1. vivado接口属性
在Vivado的属性设置里，把si570_user的频率，从300MHz，改为228.9MHz。
3.2. vivado约束
vivado约束文件里，也指定了si570_user的周期是4.368ns，对应的频率是933MHz。
set_property PACKAGE_PIN AH12 [get_ports si570_user_clk_p]
set_property IOSTANDARD LVDS [get_ports si570_user_clk_p]
create_clock -period 4.368 [get_ports si570_user_clk_p]
4. 结论
编译Vivado工程，更新PetaLinux工程的HDF文件，再产生Linux文件。单板能正常启动，编码4K文件时，帧率能够显著提升。
最后，再次声明，超频后，VCU已经工作在产品规格之外，需要自己承担器件可能损坏的责任。
