Transceivers Wizard IP核
1. 基础配置(Basic Configuration)
1.1 收发器类型(Transceiver Type)
- 选项:GTP、GTX、GTH、GTZ(根据具体FPGA型号选择)。
- GTP:低功耗,适用于中等速率(如Kintex-7)。
- GTX:通用型,支持6.6 Gbps(如Virtex-7)。
- GTH:高性能,支持12.5 Gbps及以上(如UltraScale)。
- GTZ:超高速,用于特定高端型号。
- 含义:不同收发器类型的物理层(PHY)特性不同,需根据FPGA型号和速率需求选择。
1.2 线速率(Line Rate)
- 输入值:例如1.25 Gbps、3.125 Gbps、10.3125 Gbps等。
- 含义:收发器的实际串行数据传输速率。需确保所选速率在收发器类型的支持范围内。
1.3 参考时钟(Reference Clock)
- 参考时钟频率:如100 MHz、125 MHz、156.25 MHz等。
- 参考时钟来源:
- 外部差分时钟(通过专用时钟引脚输入)。
- 内部时钟(通过FPGA内部PLL生成)。
- 含义:收发器需要稳定的参考时钟来生成高速串行数据时钟。
后面的CPLL或者QPLL选择,可以直接在代码中进行修正,包括GT收发器的位置也可以在XDC中进行覆盖。
2. 数据路径配置(Data Path Settings)
2.1 数据宽度(Data Width)
- 选项:16-bit、20-bit、32-bit、40-bit、64-bit等。
- 含义:并行数据接口的位宽,需与FPGA逻辑侧的数据处理位宽匹配。例如,8B/10B编码时常用20-bit(对应2字节)。
2.2 编码方式(Encoding)
- 选项:
- None:无编码(直接传输原始数据)。
- 8B/10B:常用协议(如PCIe、SATA)。
- 64B/66B:高效编码(如10G以太网)。
- 自定义(如PRBS测试模式)。
- 含义:编码用于保证直流平衡和时钟恢复,同时影响有效数据带宽(如8B/10B有20%开销)。
接收通道的解码方式和数据位宽设置,与发送端保持一致即可,当然接收端和发送端的(Internal Data Width)不一致也不会影响数据传输,这个位宽是通道内部的一个位宽
2.3 内部数据接口(Internal Data Interface)
- TX/RX缓冲器(Buffer):
- Bypass:旁路缓冲,减少延迟,但需外部逻辑处理时钟补偿。
- Auto:自动插入弹性缓冲,用于时钟域转换()。
- 含义:缓冲器用于处理收发器时钟(高速串行时钟)与FPGA逻辑时钟之间的相位差异。
buffer延迟大概100个时钟周期
3. 收发器通道配置(Channel Settings)
3.1 TX配置(Transmitter Settings)
- TX极性反转(Polarity Inversion):翻转TX差分信号极性,用于纠正PCB布线反接。
- TX预加重(Pre-emphasis):增强高频分量,补偿信道损耗(一般调节前加重)。
- TX差分电压(Swing):调节输出信号的电压幅度,适应不同传输距离。
3.2 RX配置(Receiver Settings)
- RX极性反转:同TX,可以控制极性。
- RX均衡(Equalization):
- 自适应均衡(Adaptive EQ):自动优化信噪比。
- 固定均衡:手动设置均衡参数(如CTLE、DFE)。
- CDR(Clock Data Recovery)模式:选择锁相环类型(如PLL或CDR模块)。
- RX终端电阻,一般选择赋值为500mv(如果发送端的信道衰减比较大,那么可以设置为100mv),如果接收的误码率比较高,那么就把终端电阻幅值调大一些。也可以将TX的发送的赋值调大一些(通过TXDIFFCTRL控制)
几十公里的就选择DFE均衡器
选择RXBYTEISALING,作为指示信号,表示数据已经逗号对其,数据可以正常被接受使用
4. 时钟与复位(Clock & Reset)
4.1 时钟校正(Clock Correction)
- 时钟校正模式(这个比较常用):
- PPM:基于弹性缓冲的时钟补偿。
- Manual:手动插入/删除校正字符。
- 含义:解决收发器与FPGA逻辑时钟的频率偏差。
使用两个K28.5进行时钟纠正,类似同步码。这样通信效果会更好
4.2 复位控制(Reset Sequences)
- 初始复位时间:收发器上电后的复位延迟。
- 通道复位(Channel Reset):是否允许单独复位某个通道。
5. 高级功能(Advanced Features)
5.1 通道绑定(Channel Bonding)
- 启用通道绑定:用于多通道协同工作(如PCIe x4/x8)。
- 主从通道设置:指定主通道,其他通道与之同步。
5.2 PRBS测试模式
- PRBS类型:如PRBS-7、PRBS-31,用于链路误码率测试(BER)。
5.3 DRP接口(Dynamic Reconfiguration Port)
- 启用DRP:允许动态修改收发器参数(如速率、均衡)。
6. 示例设计(Example Design)
- 生成示例工程:自动生成测试逻辑,包含环回(Loopback)测试、时钟连接参考。
- 关键信号:
txdata
/rxdata
:并行数据接口。txusrclk
/rxusrclk
:用户侧时钟。gtrefclk
:参考时钟输入。
常见问题
- 参考时钟不匹配:线速率必须为参考时钟的整数倍。
- 通道绑定失败:检查主从通道的时钟相位对齐。
- 高误码率:调整预加重、均衡或检查PCB阻抗匹配。
通过以上配置,可高效利用7系列FPGA的GT收发器实现高速串行通信。
参考链接:
高速接口自用笔记:GT基础(三):IP配置