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SIII5V1-2.2
© March 2011 Altera Corporation Stratix III Device Handbook, Volume 1
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
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© March 2011 Altera Corporation Stratix III Device Handbook, Volume 1
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
© March 2011 Altera Corporation Stratix III Device Handbook, Volume 1
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
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© March 2011 Altera Corporation Stratix III Device Handbook, Volume 1
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
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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
© March 2011 Altera Corporation Stratix III Device Handbook, Volume 1
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
© March 2011 Altera Corporation Stratix III Device Handbook, Volume 1
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
© March 2011 Altera Corporation Stratix III Device Handbook, Volume 1
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
© March 2011 Altera Corporation Stratix III Device Handbook, Volume 1
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
© March 2011 Altera Corporation Stratix III Device Handbook, Volume 1
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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