Altera EP3SE260 Device Handbook

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www.altera.com

Stratix III Device Handbook,

Volume 1

Software Version: 10.0

Document Version: 2.2

Document Date: © March 2011

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.

SIII5V1-2.2

Contents

Chapter Revision Dates

Additional Information

How to Contact Altera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-xxv

Typographic Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-xxv

Chapter I. Device Core

Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I-1

Chapter 1. Stratix III Device Family Overview

Features Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1

Architecture Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6

Logic Array Blocks and Adaptive Logic Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6

MultiTrack Interconnect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-7

TriMatrix Embedded Memory Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-7

DSP Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-7

Clock Networks and PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-8

I/O Banks and I/O Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9

External Memory Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9

High-Speed Differential I/O Interfaces with DPA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9

Hot Socketing and Power-On Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10

Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10

Remote System Upgrades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-11

IEEE 1149.1 (JTAG) Boundary-Scan Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-11

Design Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-11

SEU Mitigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-12

Programmable Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-12

Signal Integrity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-13

Reference and Ordering Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-13

Software Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-13

Ordering Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-14

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-14

Chapter 2. Logic Array Blocks and Adaptive Logic Modules in Stratix III Devices

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1

Logic Array Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1

LAB Interconnects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3

LAB Control Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4

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Stratix III Device Handbook, Volume 1 © March 2011 Altera Corporation

Adaptive Logic Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5

ALM Operating Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8

Normal Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8

Extended LUT Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-11

Arithmetic Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-11

Carry Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14

Shared Arithmetic Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14

Shared Arithmetic Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16

LUT-Register Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17

Register Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-18

ALM Interconnects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

Clear and Preset Logic Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

LAB Power Management Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21

Chapter 3. MultiTrack Interconnect in Stratix III Devices

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1

Row Interconnects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1

Column Interconnects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2

Memory Block Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6

DSP Block Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-9

I/O Block Connections to Interconnect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-14

Chapter 4. TriMatrix Embedded Memory Blocks in Stratix III Devices

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1

Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1

TriMatrix Memory Block Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

Parity Bit Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

Byte-Enable Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

Packed Mode Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5

Address Clock Enable Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5

Mixed Width Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8

Asynchronous Clear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8

Error Correction Code Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9

Single Port RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10

Simple Dual-Port Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12

True Dual-Port Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15

Shift-Register Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-17

ROM Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18

FIFO Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18

Clocking Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-19

Independent Clock Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-19

Input/Output Clock Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-19

Read/Write Clock Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20

Single Clock Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20

v

Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20

Selecting TriMatrix Memory Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20

Conflict Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20

Read During Write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21

Same-Port Read-During-Write Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21

Mixed-Port Read-During-Write Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-22

Power-Up Conditions and Memory Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23

Power Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24

Programming File Compatibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-25

Chapter 5. DSP Blocks in Stratix III Devices

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1

DSP Block Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1

Simplified DSP Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3

Operational Modes Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8

DSP Block Resource Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9

Input Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-10

Multiplier and First-Stage Adder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-12

Pipeline Register Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13

Second-Stage Adder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13

Round and Saturation Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-14

Second Adder and Output Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-14

Operational Mode Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-15

Independent Multiplier Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-15

9-, 12-, and 18-Bit Multiplier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-15

36-Bit Multiplier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-18

Double Multiplier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-19

Two-Multiplier Adder Sum Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-21

18 × 18 Complex Multiply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-24

Four-Multiplier Adder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-25

High Precision Multiplier Adder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-26

Multiply Accumulate Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-28

Shift Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-29

Rounding and Saturation Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-31

DSP Block Control Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-34

Application Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35

FIR Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35

FFT Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-40

Software Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-41

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-42

Chapter 6. Clock Networks and PLLs in Stratix III Devices

vi

Stratix III Device Handbook, Volume 1 © March 2011 Altera Corporation

Clock Networks in Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-1

Global Clock Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2

Regional Clock Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3

Periphery Clock Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4

Clocking Regions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6

Clock Network Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7

Clock Output Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-12

Clock Source Control for PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-13

Clock Control Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-14

Clock Enable Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-17

PLLs in Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-18

Stratix III PLL Hardware Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-20

PLL Clock I/O Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-21

Stratix III PLL Software Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-24

Clock Feedback Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-26

Source Synchronous Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-27

Source-Synchronous Mode for LVDS Compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-28

No-Compensation Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-28

Normal Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-28

Zero-Delay Buffer Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-29

External Feedback Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-30

Clock Multiplication and Division . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-31

Post-Scale Counter Cascading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-32

Programmable Duty Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-32

PLL Control Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-33

pfdena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-33

areset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-33

locked . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-33

Clock Switchover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-33

Automatic Clock Switchover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-34

Manual Clock Switchover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-37

Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-37

Programmable Bandwidth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-39

Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-39

Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-40

Phase-Shift Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-41

PLL Reconfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-42

PLL Reconfiguration Hardware Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-43

Post-Scale Counters (C0 to C9) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-45

Scan Chain Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-46

Charge Pump and Loop Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-48

Bypassing PLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-49

Dynamic Phase-Shifting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-49

PLL Cascading and Clock Network Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-52

Spread-Spectrum Tracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-52

PLL Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-52

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-53

Chapter II. I/O Interfaces

Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II-1

Chapter 7. Stratix III Device I/O Features

vii

Stratix III I/O Standards Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2

I/O Standards and Voltage Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

Stratix III I/O Banks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5

Modular I/O Banks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-7

Stratix III I/O Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-12

3.3-V I/O Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-14

External Memory Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-14

High-Speed Differential I/O with DPA Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-15

Programmable Current Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-15

Programmable Slew Rate Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-16

Programmable Delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-17

Programmable Output Buffer Delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-17

Open-Drain Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-17

Bus Hold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-18

Programmable Pull-Up Resistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-18

Programmable Pre-Emphasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-18

Programmable Differential Output Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-19

MultiVolt I/O Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-19

OCT Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-20

On-Chip Series Termination without Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-20

On-Chip Series Termination with Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-21

Expanded On-Chip Series Termination with Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-22

Left Shift Series Termination Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-23

On-Chip Parallel Termination with Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-24

Dynamic OCT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-25

LVDS Input On-Chip Termination (R

D

) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-26

OCT Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-27

OCT Calibration Block Location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-27

Sharing an OCT Calibration Block in Multiple I/O Banks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-29

OCT Calibration Block Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-29

Power-Up Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-29

User Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-30

OCT Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31

Serial Data Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31

Example of Using Multiple OCT Calibration Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31

RS Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-32

Termination Schemes for I/O Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-32

Single-Ended I/O Standards Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-32

Differential I/O Standards Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-34

LVDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-36

Differential LVPECL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-37

RSDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-37

Mini-LVDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-38

Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-39

I/O Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-40

Single-Ended I/O Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-40

Differential I/O Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-40

I/O Banks Restrictions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-40

Non-Voltage-Referenced Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-40

Voltage-Referenced Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-41

Mixing Voltage-Referenced and Non-Voltage-Referenced Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-41

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-42

Chapter 8. External Memory Interfaces in Stratix III Devices

viii

Stratix III Device Handbook, Volume 1 © March 2011 Altera Corporation

Memory Interfaces Pin Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-3

Data and Data-Strobe/Clock Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-4

Using R

UP

/R

DN

Pins in a DQS/DQ Group Used for Memory Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5

Combining ×16/×18 DQS/DQ groups for ×36 QDR II+/QDR II SRAM Interface . . . . . . . . . . . . . 8-15

Rules to Combine Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-15

Optional Parity, DM, BWSn, NWSn, ECC and QVLD Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-17

Address and Control/Command Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-17

Memory Clock Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-18

Stratix III External Memory Interface Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-18

DQS Phase-Shift Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-19

DLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21

Phase Offset Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-27

DQS Logic Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-29

DQS Delay Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-29

Update Enable Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-30

DQS Postamble Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-30

Leveling Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-31

Dynamic OCT Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-33

IOE Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-34

Delay Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-39

I/O Configuration Block and DQS Configuration Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-41

IOE Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-42

OCT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-43

Programmable IOE Delay Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-43

Programmable Output Buffer Delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-43

Programmable Slew Rate Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-44

Programmable Drive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-44

PLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-44

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-45

Chapter 9. High-Speed Differential I/O Interfaces and DPA in Stratix III Devices

I/O Banks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-2

LVDS Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-3

Differential Transmitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4

Differential Receiver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6

Receiver Data Realignment Circuit (Bit Slip) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-7

Dynamic Phase Aligner (DPA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-8

Soft-CDR Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-9

Synchronizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-10

Programmable Pre-Emphasis and Programmable V

OD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-11

Differential I/O Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-12

Left/Right PLLs (PLL_Lx/ PLL_Rx) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-12

Clocking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-14

Source-Synchronous Timing Budget . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15

Differential Data Orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15

Differential I/O Bit Position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15

Receiver Skew Margin for Non-DPA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-17

ix

Differential Pin Placement Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-19

Guidelines for DPA-Enabled Differential Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-19

DPA-Enabled Channels and Single-Ended I/Os . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-19

DPA-Enabled Channel Driving Distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-19

Using Corner and Center Left/Right PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-19

Using Both Center Left/Right PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-21

Guidelines for DPA-Disabled Differential Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-23

DPA-Disabled Channels and Single-Ended I/Os . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-23

DPA-Disabled Channel Driving Distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-23

Using Corner and Center Left/Right PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-23

Using Both Center Left/Right PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-26

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-27

Chapter III. Hot Socketing, Configuration, Remote Upgrades, and Testing

Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III-1

Chapter 10. Hot Socketing and Power-On Reset in Stratix III Devices

Stratix III Hot-Socketing Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-1

Stratix III Devices Can Be Driven Before Power Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-1

I/O Pins Remain Tri-Stated During Power Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2

Insertion or Removal of a Stratix III Device from a Powered-Up System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2

Hot-Socketing Feature Implementation in Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2

Power-On Reset Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-4

Power-On Reset Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-7

Chapter 11. Configuring Stratix III Devices

Configuration Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-1

Configuration Schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-1

Configuration Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3

Configuration Data Decompression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4

Design Security Using Configuration Bitstream Encryption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-6

Remote System Upgrade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-7

Power-On Reset Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-7

V

CCPGM

Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-7

V

CCPD

Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-7

Fast Passive Parallel Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-8

FPP Configuration Using a MAX II Device as an External Host . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-8

FPP Configuration Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-14

FPP Configuration Using a Microprocessor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-16

Fast Active Serial Configuration (Serial Configuration Devices) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-17

Estimating Active Serial Configuration Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-23

Programming Serial Configuration Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-25

Passive Serial Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-27

PS Configuration Using a MAX II Device as an External Host . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-27

PS Configuration Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-32

PS Configuration Using a Microprocessor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-33

PS Configuration Using a Download Cable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-33

JTAG Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-37

Jam STAPL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-43

Device Configuration Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-43

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-51

x

Stratix III Device Handbook, Volume 1 © March 2011 Altera Corporation

Chapter 12. Remote System Upgrades with Stratix III Devices

Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-1

Enabling Remote Update . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-3

Configuration Image Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-4

Remote System Upgrade Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-5

Remote Update Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-5

Dedicated Remote System Upgrade Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-7

Remote System Upgrade Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-8

Remote System Upgrade Control Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-9

Remote System Upgrade Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-10

Remote System Upgrade State Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-11

User Watchdog Timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-11

Quartus II Software Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-12

ALTREMOTE_UPDATE Megafunction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-13

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-14

Chapter 13. IEEE 1149.1 (JTAG) Boundary-Scan Testing in Stratix III Devices

IEEE Std. 1149.1 BST Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1

IEEE Std. 1149.1 Boundary-Scan Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-4

Boundary-Scan Cells of a Stratix III Device I/O Pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5

IEEE Std. 1149.1 BST Operation Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-7

SAMPLE/PRELOAD Instruction Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-11

EXTEST Instruction Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-13

BYPASS Instruction Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-15

IDCODE Instruction Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-16

USERCODE Instruction Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-16

CLAMP Instruction Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-16

HIGHZ Instruction Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-17

I/O Voltage Support in JTAG Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-17

IEEE Std. 1149.1 BST Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-18

IEEE Std. 1149.1 BST Circuitry (Disabling) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-19

IEEE Std. 1149.1 BST Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-19

Boundary-Scan Description Language (BSDL) Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-20

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-21

Chapter IV. Design Security and Single Event Upset (SEU) Mitigation

Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV-1

Chapter 14. Design Security in Stratix III Devices

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-1

Stratix III Security Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-1

Security Against Copying . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-1

Security Against Reverse Engineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-2

Security Against Tampering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-2

AES Decryption Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-2

Flexible Security Key Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-2

Stratix III Design Security Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3

Security Modes Available . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4

Volatile Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4

Non-Volatile Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4

Non-Volatile Key with Tamper Protection Bit Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4

No Key Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-5

Supported Configuration Schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-5

xi

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-8

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-8

Chapter 15. SEU Mitigation in Stratix III Devices

Error Detection Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2

Configuration Error Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2

User Mode Error Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2

Automated Single Event Upset Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-5

Error Detection Pin Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-6

CRC_ERROR Pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-6

Error Detection Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-7

Error Detection Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-7

Error Detection Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-9

Software Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-11

Recovering From CRC Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-12

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-12

Chapter V. Power and Thermal Management

Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V-1

Chapter 16. Programmable Power and Temperature-Sensing Diodes

in Stratix III Devices

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-1

Stratix III Power Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-1

Selectable Core Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-1

Programmable Power Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-2

Relationship Between Selectable Core Voltage and Programmable Power Technology . . . . . . . . . 16-3

Stratix III External Power Supply Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-3

Temperature Sensing Diode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-5

External Pin Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-6

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-6

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-7

Chapter VI. Packaging Information

Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI-1

Chapter 17. Stratix III Device Packaging Information

Thermal Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-2

Package Outlines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-2

Chapter Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-2

xii

Stratix III Device Handbook, Volume 1 © March 2011 Altera Corporation

Chapter Revision Dates

The chapters in this book were revised on the following dates. Where chapters or

groups of chapters are available separately, part numbers are listed.

Chapter 1 Stratix III Device Family Overview

Revised: March 2010

Part Number: SIII51001-1.8

Chapter 2 Logic Array Blocks and Adaptive Logic Modules in Stratix III Devices

Revised: February 2009

Part Number: SIII51002-1.5

Chapter 3 MultiTrack Interconnect in Stratix III Devices

Revised: October 2008

Part Number: SIII51003-1.2

Chapter 4 TriMatrix Embedded Memory Blocks in Stratix III Devices

Revised: May 2009

Part Number: SIII51004-1.8

Chapter 5 DSP Blocks in Stratix III Devices

Revised: March 2010

Part Number: SIII51005-1.7

Chapter 6 Clock Networks and PLLs in Stratix III Devices

Revised: July 2010

Part Number: SIII51006-2.0

Chapter 7 Stratix III Device I/O Features

Revised: July 2010

Part Number: SIII51007-1.9

Chapter 8 External Memory Interfaces in Stratix III Devices

Revised: March 2010

Part Number: SIII51008-1.9

Chapter 9 High-Speed Differential I/O Interfaces and DPA in Stratix III Devices

Revised: July 2010

Part Number: SIII51009-1.9

Chapter 10 Hot Socketing and Power-On Reset in Stratix III Devices

Revised: March 2010

Part Number: SIII51010-1.7

Chapter 11 Configuring Stratix III Devices

Revised: March 2011

Part Number: SIII51011-2.0

xiv

Stratix III Device Handbook, Volume 1 © March 2011 Altera Corporation

Chapter 12 Remote System Upgrades with Stratix III Devices

Revised: March 2010

Part Number: SIII51012-1.5

Chapter 13 IEEE 1149.1 (JTAG) Boundary-Scan Testing in Stratix III Devices

Revised: July 2010

Part Number: SIII51013-1.9

Chapter 14 Design Security in Stratix III Devices

Revised: May 2009

Part Number: SIII51014-1.5

Chapter 15 SEU Mitigation in Stratix III Devices

Revised: March 2010

Part Number: SIII51015-1.7

Chapter 16 Programmable Power and Temperature-Sensing Diodes

in Stratix III Devices

Revised: February 2009

Part Number: SIII51016-1.5

Chapter 17 Stratix III Device Packaging Information

Revised: March 2010

Part Number: SIII51017-1.7

List of Figures xv

List of Figures

Figure 1–1: Stratix III Device Packaging Ordering Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-14

Figure 2–1: Stratix III LAB Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2

Figure 2–2: Stratix III LAB and MLAB Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3

Figure 2–3: Direct Link Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4

Figure 2–4: LAB-Wide Control Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5

Figure 2–5: High-Level Block Diagram of the Stratix III ALM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6

Figure 2–6: Stratix III ALM Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7

Figure 2–7: ALM in Normal Mode (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-9

Figure 2–8: 4 × 2 Crossbar Switch Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10

Figure 2–9: Input Function in Normal Mode (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-11

Figure 2–10: Template for Supported Seven-Input Functions in Extended LUT Mode . . . . . . . . . . . . . . 2-11

Figure 2–11: ALM in Arithmetic Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12

Figure 2–12: Conditional Operation Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13

Figure 2–13: ALM in Shared Arithmetic Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-15

Figure 2–14: Example of a 3-Bit Add Utilizing Shared Arithmetic Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16

Figure 2–15: LUT Register from Two Combinational Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17

Figure 2–16: ALM in LUT-Register Mode with 3-Register Capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-18

Figure 2–17: Register Chain within an LAB (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-19

Figure 2–18: Shared Arithmetic Chain, Carry Chain, and Register Chain Interconnects . . . . . . . . . . . . . 2-20

Figure 3–1: R4 Interconnect Connections (Note 1), (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2

Figure 3–2: Shared Arithmetic Chain, Carry Chain, and Register Chain Interconnects . . . . . . . . . . . . . . . 3-3

Figure 3–3: C4 Interconnect Connections (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4

Figure 3–4: MLAB RAM Block LAB Row Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7

Figure 3–5: M9K RAM Block LAB Row Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8

Figure 3–6: M144K Row Unit Interface to Interconnect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-9

Figure 3–7: High-Level View, DSP Block Interface to Interconnect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10

Figure 3–8: Detailed View, DSP Block Interface to Interconnect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11

Figure 3–9: Row I/O Block Connection to Interconnect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-12

Figure 3–10: Column I/O Block Connection to Interconnect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13

Figure 4–1: Stratix III Byte-Enable Functional Waveform for M9K and M144K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4

Figure 4–2: Stratix III Byte-Enable Functional Waveform for MLABs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5

Figure 4–3: Stratix III Address Clock Enable Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6

Figure 4–4: Stratix III Address Clock Enable during Read Cycle Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6

Figure 4–5: Stratix III Address Clock Enable during Write Cycle Waveform for M9K and M144K . . . . . 4-7

Figure 4–6: Stratix III Address Clock Enable during Write Cycle Waveform for MLABs . . . . . . . . . . . . . 4-8

Figure 4–7: Output Latch Asynchronous Clear Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9

Figure 4–8: ECC Block Diagram of the M144K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10

Figure 4–9: Single-Port Memory (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11

Figure 4–10: Timing Waveform for Read-Write Operations (Single-Port Mode) for M9K and M144K . 4-12

Figure 4–11: Timing Waveform for Read-Write Operations (Single-Port Mode) for MLABs . . . . . . . . . 4-12

Figure 4–12: Stratix III Simple Dual-Port Memory (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13

Figure 4–13: Stratix III Simple Dual-Port Timing Waveforms for M9K and M144K . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14

Figure 4–14: Stratix III Simple Dual-Port Timing Waveforms for MLABs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14

Figure 4–15: Stratix III True Dual-Port Memory (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15

Figure 4–16: Stratix III True Dual-Port Timing Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-17

Figure 4–17: Stratix III Shift-Register Memory Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18

Figure 4–18: Stratix III Read-During-Write Data Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21

xvi List of Figures

Stratix III Device Handbook, Volume 1 © March 2011 Altera Corporation

Figure 4–19: Same Port Read-During-Write: New Data Mode (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-22

Figure 4–20: Same Port Read-During-Write: Old Data Mode (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-22

Figure 4–21: Mixed Port Read During Write: Old Data Mode (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23

Figure 5–1: Overview of DSP Block Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3

Figure 5–2: Basic Two-Multiplier Adder Building Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3

Figure 5–3: Four-Multiplier Adder and Accumulation Capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5

Figure 5–4: Output Cascading Feature for FIR Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-6

Figure 5–5: Stratix III Full DSP Block Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7

Figure 5–6: Half-DSP Block Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9

Figure 5–7: Input Register of Half-DSP Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-11

Figure 5–8: 18-Bit Independent Multiplier Mode for Half-DSP Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-15

Figure 5–9: 12-Bit Independent Multiplier Mode for Half-DSP Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-16

Figure 5–10: 9-Bit Independent Multiplier Mode for Half-Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-17

Figure 5–11: 36-Bit Independent Multiplier Mode for Half-DSP Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-18

Figure 5–12: Double Mode for Half-DSP Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-19

Figure 5–13: Unsigned 54 × 54 Multiplier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-20

Figure 5–14: Two-Multiplier Adder Mode for Half-DSP Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-22

Figure 5–15: Loopback Mode for Half-DSP Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-23

Figure 5–16: Complex Multiplier Using Two-Multiplier Adder Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-24

Figure 5–17: Four-Multiplier Adder Mode for Half-DSP Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-25

Figure 5–18: Four-Multiplier Adder Mode for Half-DSP Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-27

Figure 5–19: Multiply Accumulate Mode for Half-DSP Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-28

Figure 5–20: Shift Operation Mode for Half-DSP Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-30

Figure 5–21: Round and Saturation Locations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-33

Figure 5–22: FIR Filter Using Tap-Delay Line Input and Tree Summation of Final Result . . . . . . . . . . . 5-37

Figure 5–23: FIR Filter using Tap-Delay Line Input and Chained Cascade Summation of Final Result 5-38

Figure 5–24: Semi-Parallel FIR Structure Using Chained Cascaded Summation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-40

Figure 5–25: Radix-4 Butterfly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-41

Figure 6–1: Global Clock Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2

Figure 6–2: Regional Clock Networks (EP3SL50, EP3SL70, and EP3SE50 Devices) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3

Figure 6–3: Regional Clock Networks (EP3SL110, EP3SL150, EP3SE80, and EP3SE110 Devices) . . . . . . . 6-3

Figure 6–4: Regional Clock Networks (EP3SL200, EP3SE260, and EP3SL340 Devices) (Note 1) . . . . . . . 6-4

Figure 6–5: Periphery Clock Networks (EP3SL50, EP3SL70, and EP3SE50 Devices) . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4

Figure 6–6: Periphery Clock Networks (EP3SL110, EP3SL150, EP3SE80, and EP3SE110 Devices) . . . . . . 6-5

Figure 6–7: Periphery Clock Networks (EP3SL200 Devices) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5

Figure 6–8: Periphery Clock Networks (EP3SE260 Devices) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6

Figure 6–9: Periphery Clock Networks (EP3SL340 Devices) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6

Figure 6–10: Stratix III Dual-Regional Clock Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7

Figure 6–11: Clock Input Multiplexer Logic for L2, L3, T1, T2, B1, B2, R2, and R3 PLLs . . . . . . . . . . . . . 6-14

Figure 6–12: Clock Input Multiplexer Logic for L1, L4, R1, and R4 PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-14

Figure 6–13: Stratix III Global Clock Control Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-15

Figure 6–14: Regional Clock Control Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-15

Figure 6–15: Stratix III External PLL Output Clock Control Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-16

Figure 6–16: clkena Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-17

Figure 6–17: clkena Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-17

Figure 6–18: Stratix III PLL Locations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-20

Figure 6–19: Stratix III PLL Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-21

Figure 6–20: External Clock Outputs for Top/Bottom PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-22

Figure 6–21: External Clock Outputs for Left/Right PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-23

Figure 6–22: Stratix III PLL Ports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-24

List of Figures xvii

Figure 6–23: Phase Relationship Between Clock and Data in Source-Synchronous Mode . . . . . . . . . . . . 6-27

Figure 6–24: Phase Relationship Between Clock and Data LVDS Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-27

Figure 6–25: Phase Relationship Between PLL Clocks in No Compensation Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-28

Figure 6–26: Phase Relationship Between PLL Clocks in Normal Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-29

Figure 6–27: Zero-Delay Buffer Mode in Stratix III PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-29

Figure 6–28: Phase Relationship Between PLL Clocks in Zero Delay Buffer Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-30

Figure 6–29: External Feedback Mode in Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-30

Figure 6–30: Phase Relationship Between PLL Clocks in External-Feedback Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-31

Figure 6–31: Counter Cascading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-32

Figure 6–32: Automatic Clock Switchover Circuit Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-34

Figure 6–33: Automatic Switchover Upon Loss of Clock Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-35

Figure 6–34: Clock Switchover Using the clkswitch (Manual) Control (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-36

Figure 6–35: Manual Clock Switchover Circuitry in Stratix III PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-37

Figure 6–36: VCO Switchover Operating Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-38

Figure 6–37: Open- and Closed-Loop Response Bode Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-39

Figure 6–38: Loop Filter Programmable Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-40

Figure 6–39: Delay Insertion Using VCO Phase Output and Counter Delay Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-42

Figure 6–40: PLL Reconfiguration Scan Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-43

Figure 6–41: PLL Reconfiguration Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-45

Figure 6–42: Scan-Chain Order of PLL Components for Top/Bottom PLLs (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . 6-47

Figure 6–43: Scan-Chain Bit-Order Sequence for Post-Scale Counters in Stratix III PLLs . . . . . . . . . . . . 6-47

Figure 6–44: Dynamic Phase Shifting Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-51

Figure 7–1: I/O Banks for Stratix III Devices (Note 1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9) . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6

Figure 7–2: Number of I/Os in Each Bank in EP3SL50, EP3SL70, and EP3SE50 Devices in 484-Pin FineLine

BGA Package (Note 1), (2), . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8

Figure 7–3: Number of I/Os in Each Bank in the 780-pin FineLine BGA Package (Note 1), (2), (3), (4) . 7-9

Figure 7–4: Number of I/Os in Each Bank in the 1152-pin FineLine BGA Package (Note 1), (2), (3), (4) . . .

7-10

Figure 7–5: Number of I/Os in Each Bank in EP2SL200, EP3SE260, and EP3SL340 Devices in the 1517-Pin

FineLine BGA Package (Note 1), (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11

Figure 7–6: Number of I/Os in Each Bank in EP3SL340 Devices in the 1760-pin FineLine BGA Package

(Note 1), (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-12

Figure 7–7: IOE Structure for Stratix III Devices (Note 1), (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-13

Figure 7–8: On-Chip Series Termination without Calibration for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . 7-21

Figure 7–9: On-Chip Series Termination with Calibration for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-21

Figure 7–10: On-Chip Parallel Termination with Calibration for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-24

Figure 7–11: Dynamic Parallel OCT in Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-25

Figure 7–12: Differential Input On-Chip Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-26

Figure 7–13: OCT Calibration Block (CB) Location in EP3SL50, EP3SL70, and EP3SE50 Devices (Note 1) .

7-27

Figure 7–14: OCT Calibration Block (CB) Location in EP3SL110, EP3SL150, EP3SE80, and EP3SE110 Devices

(Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-28

Figure 7–15: OCT Calibration Block (CB) Location in EP3SL200, EP3SE260 and EP3SL340 (Note 1) . . 7-28

Figure 7–16: Example of Sharing Multiple I/O Banks with One OCT Calibration Block (Note 1) . . . . 7-29

Figure 7–17: Signals Used for User Mode Calibration (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-30

Figure 7–18: OCT User-Mode Signal Timing Waveform for One OCT Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31

Figure 7–19: OCT User-Mode Signal Timing Waveform for Two OCT Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-32

Figure 7–20: SSTL I/O Standard Termination for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-33

Figure 7–21: HSTL I/O Standard Termination for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-34

Figure 7–22: Differential SSTL I/O Standard Termination for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-35

xviii List of Figures

Stratix III Device Handbook, Volume 1 © March 2011 Altera Corporation

Figure 7–23: Differential HSTL I/O Standard Termination for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-35

Figure 7–24: LVDS I/O Standard Termination for Stratix III Devices (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-36

Figure 7–25: LVPECL AC Coupled Termination (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-37

Figure 7–26: LVPECL DC Coupled Termination (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-37

Figure 7–27: RSDS I/O Standard Termination for Stratix III Devices (Note 1), (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-38

Figure 7–28: Mini-LVDS I/O Standard Termination for Stratix III Devices (Note 1), (2) . . . . . . . . . . . . 7-39

Figure 8–1: Package Bottom View for Stratix III Devices (Note 1), (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-2

Figure 8–2: External Memory Interface Data Path Overview (Note 1), (2), (3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-3

Figure 8–3: Number of DQS/DQ Groups per Bank in EP3SE50, EP3SL50, and EP3SL70 Devices in the

484-pin FineLine BGA Package (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-8

Figure 8–4: Number of DQS/DQ Groups per Bank in EP3SE50, EP3SL50, EP3SL70, EP3SE80, EP3SE110,

EP3SL110, EP3SL150, EP3SL200, and EP3SE260 Devices in the 780-pin FineLine BGA Package (Note 1) .

8-9

Figure 8–5: Number of DQS/DQ Groups in EP3SE80, EP3SE110, EP3SL110, EP3SL150, EP3SL200,

EP3SE260, and EP3SL340 Devices in the 1152-pin FineLine BGA Package (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . 8-10

Figure 8–6: Number of DQS/DQ Groups per Bank in EP3SL200, EP3SE260 and EP3SL340 Devices in the

1517-pin FineLine BGA Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-11

Figure 8–7: DQS/DQ Bus Mode Support per Bank in EP3SL340 Devices in the 1760-pin FineLine BGA Pack-

age . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-12

Figure 8–8: DQS Pins in Stratix III I/O Banks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-14

Figure 8–9: Memory Clock Generation Block Diagram (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-18

Figure 8–10: DQS and CQn Pins and DQS Phase-Shift Circuitry (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-20

Figure 8–11: Stratix III DLL and I/O Bank Locations (Package Bottom View) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-22

Figure 8–12: Simplified Diagram of the DQS Phase Shift Circuitry (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-26

Figure 8–13: Stratix III DQS Logic Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-29

Figure 8–14: Example of a DQS Update Enable Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-30

Figure 8–15: Avoiding a Glitch on a Non-Consecutive Read Burst Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-31

Figure 8–16: DDR3 SDRAM Unbuffered Module Clock Topology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-32

Figure 8–17: Stratix III Write Leveling Delay Chains and Multiplexers (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-32

Figure 8–18: Stratix III Read Leveling Delay Chains and Multiplexers (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-33

Figure 8–19: Stratix III Dynamic OCT Control Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-34

Figure 8–20: Stratix III IOE Input Registers (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-35

Figure 8–21: Stratix III IOE Output and Output-Enable Path Registers (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-38

Figure 8–22: Delay Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-39

Figure 8–23: Delay Chains in an I/O Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-40

Figure 8–24: Delay Chains in the DQS Input Path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-40

Figure 8–25: I/O Configuration Block and DQS Configuration Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-41

Figure 9–1: I/O Banks in Stratix III Devices (Note 1), (2), (3), (4), (5), (6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-2

Figure 9–2: Transmitter Block Diagram for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5

Figure 9–3: Transmitter in Clock Output Mode for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5

Figure 9–4: Serializer Bypass for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6

Figure 9–5: Receiver Block Diagram for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-7

Figure 9–6: Deserializer Bypass for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-7

Figure 9–7: Data Realignment Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-8

Figure 9–8: DPA Clock Phase-to-Serial Data Timing Relationship . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-8

Figure 9–9: Soft-CDR Data and Clock Path for a Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-10

Figure 9–10: Programmable V

OD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-11

Figure 9–11: On-Chip Differential I/O Termination for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-12

Figure 9–12: PLL Block Diagram for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-13

Figure 9–13: LVDS/DPA Clocks with Center PLLs for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-14

List of Figures xix

Figure 9–14: LVDS/DPA Clocks with Center and Corner PLLs for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . 9-14

Figure 9–15: Bit Orientation in Quartus II Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15

Figure 9–16: Bit-Order and Word Boundary for One Differential Channel (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . 9-16

Figure 9–17: Differential High-Speed Timing Diagram and Timing Budget for Non-DPA . . . . . . . . . . . 9-18

Figure 9–18: Corner and Center Left/Right PLLs Driving DPA-Enabled Differential I/Os in the Same Bank

9-20

Figure 9–19: Center Left/Right PLLs Driving DPA-Enabled Differential I/Os . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-21

Figure 9–20: Invalid Placement of DPA-Enabled Differential I/Os Driven by Both Center Left/Right PLLs

9-22

Figure 9–21: Corner and Center Left/Right PLLs Driving DPA-Disabled Differential I/Os in the Same Bank

9-24

Figure 9–22: Invalid Placement of DPA-Disabled Differential I/Os Due to Interleaving of Channels Driven

by the Corner and Center Left/Right PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-25

Figure 9–23: Both Center Left/Right PLLs Driving Cross-Bank DPA-Disabled Channels Simultaneously .

9-26

Figure 10–1: Hot-Socketing Circuitry for Stratix III Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-3

Figure 10–2: Transistor Level Diagram of a Stratix III Device I/O Buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-4

Figure 10–3: Simplified POR Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5

Figure 11–1: Enabling Compression for Stratix III Bitstreams in Compiler Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-5

Figure 11–2: Compressed and Uncompressed Configuration Data in the Same Configuration File . . . 11-6

Figure 11–3: Single Device FPP Configuration Using an External Host . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-9

Figure 11–4: Multi-Device FPP Configuration Using an External Host . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-12

Figure 11–5: Multiple-Device FPP Configuration Using an External Host When Both Devices Receive the

Same Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-13

Figure 11–6: FPP Configuration Timing Waveform (Note 1), (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-14

Figure 11–7: FPP Configuration Timing Waveform with Decompression or Design Security Feature En-

abled (Note 1), (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-15

Figure 11–8: Single Device Fast AS Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-18

Figure 11–9: Multi-Device Fast AS Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-21

Figure 11–10: Multi-Device Fast AS Configuration When the Devices Receive the Same Data Using a Single

SOF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-23

Figure 11–11: Fast AS Configuration Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-24

Figure 11–12: In-System Programming of Serial Configuration Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-26

Figure 11–13: Single Device PS Configuration Using an External Host . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-27

Figure 11–14: Multi-Device PS Configuration Using an External Host . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-30

Figure 11–15: Multiple-Device PS Configuration When Both Devices Receive the Same Data . . . . . . . 11-31

Figure 11–16: PS Configuration Timing Waveform (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-32

Figure 11–17: PS Configuration Using a Download Cable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-35

Figure 11–18: Multi-Device PS Configuration using a Download Cable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-36

Figure 11–19: JTAG Configuration of a Single Device Using a Download Cable . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-39

Figure 11–20: JTAG Configuration of Multiple Devices Using a Download Cable . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-41

Figure 11–21: JTAG Configuration of a Single Device Using a Microprocessor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-42

Figure 12–1: Functional Diagram of Stratix III Remote System Upgrade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2

Figure 12–2: Remote System Upgrade Block Diagram for Stratix III Fast AS Configuration Scheme . . 12-2

Figure 12–3: Enabling Remote Update for Stratix III Devices in Compiler Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-4

Figure 12–4: Transitions Between Configurations in Remote Update Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-6

Figure 12–5: Remote System Upgrade Circuit Data Path (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-8

Figure 12–6: Remote System Upgrade Control Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-9

Figure 12–7: Remote System Upgrade Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-10

Figure 12–8: Interface Signals Between the ALTREMOTE_UPDATE Megafunction and the Nios II Proces-

xx List of Figures

Stratix III Device Handbook, Volume 1 © March 2011 Altera Corporation

sor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-13

Figure 13–1: IEEE Std. 1149.1 Boundary-Scan Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1

Figure 13–2: IEEE Std. 1149.1 Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-3

Figure 13–3: Boundary-Scan Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-4

Figure 13–4: Stratix III Device's User I/O BSC with IEEE Std. 1149.1 BST Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5

Figure 13–5: IEEE Std. 1149.1 TAP Controller State Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-8

Figure 13–6: IEEE Std. 1149.1 Timing Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-9

Figure 13–7: Selecting the Instruction Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-9

Figure 13–8: IEEE Std. 1149.1 BST SAMPLE/PRELOAD Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-11

Figure 13–9: SAMPLE/PRELOAD Shift Data Register Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-12

Figure 13–10: IEEE Std. 1149.1 BST EXTEST Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-13

Figure 13–11: EXTEST Shift Data Register Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-14

Figure 13–12: BYPASS Shift Data Register Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-15

Figure 13–13: JTAG Chain of Mixed Voltages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-18

Figure 14–1: Design Security (Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4

Figure 14–2: Stratix III Security Modes - Sequence and Restrictions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6

Figure 15–1: Error Detection Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-8

Figure 15–2: Enabling the Error Detection CRC Feature in the Quartus II Software . . . . . . . . . . . . . . . . 15-11

Figure 16–1: Stratix III Power Management Example (Note 1), (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-5

Figure 16–2: TEMPDIODEP and TEMPDIODEN External Pin Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-6

Figure 16–3: TSD Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-6

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Altera EP3SE260, EP3SE110, EP3SE50, EP3SE80, EP3SL110, EP3SL150, EP3SL200, EP3SL340, EP3SL50, EP3SL70, Stratix III Series Device Handbook

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