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GTP基本功能的使用方法


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GTP 基本功能的使用方法
在设计中使用 GTP 时只须将 core generator 生成的文件中 src 目录下的 XXXtile.v 模 块实例化在代码中即可。 GTP 由很多小的功能模块组成, 有些模块是可选的, 有些则是要实现告诉串行所必须的。 每个模块主要有两部分的设置,一个是 GTP

的端口设置,另一个是参数的设置。在 coregenerator 中的设置就是通过这来那个部分的设置来体现的。对使用 GTP 时所需要的基 本模块设置的说明如下: 1.时钟设置、TX interface 和 RX interface 的设置 V5 中 GTP 的单位是 tile, 每个 tile 中有两个 GTP, 每个 GTP 包括一个接收器和一个发送器。 我们所要提供给 GTP 的时钟 CLKIN 有三种来源: 通过专用的管脚和布线资源引入到 GTP。 1 2 通过其他的 tile 共享时钟 (注意共享的时钟域不能有重叠部分, 并且一个 tile 最多只能将 时钟提供给他上面和下面的三个 tile 共享)3 片内逻辑产生时钟(最不可取的方法 jitter 和 skew 都很大) 。 输入到 GTP 中的 clkin 要经过内部的 PLL 进行频率变换,如果使用 coregenerator, 只需要设置好线速率和内部数据宽度,软件便可以给出所需要的 clkin(选择会有多种,顺 序越靠前的是越优的选择)。例如给出 TDM 模块中 GTP 的 linerate 为 2.4576Gbps,内部数 据宽度是 10,我们便可以选择第二个可选频率 122.88MHz 作为 CLKIN。

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TX interface 是 GTP 与用户自己逻辑的接口,接口可以是 8、16、10、20 位的(如果 是 10 和 20 位则不能使用 8/10 编码) 数据在 TXUSRCLK2 的上升沿打入 GTP 内, , 数据再向后 面流的过程中还会遇到另一个时钟域:TXUSRCLK,TXUSRCLK 与 TXUSRCLK2 相同或者是他的 两倍,这取决于输入的数据位数,如果输入数据是 8 或 10 则 TXUSRCLK 与 TXUSRCLK2 相同, 如果是 16 或 20 则 TXUSRCLK 是 TXUSRCLK2 频率的两倍。 TXUSRCLK2 与 TXUSRCLK 的时钟沿要 是同步的,要求他两个与 CLKIN 是同一个时钟驱动的。TXUSRCLK2 与 TXUSRCLK 的驱动方法 可以有两个: 将 REFCLKOUT 分频, 1 REFCLKOUT 是 CLKIN 的拷贝输出。 使用 TXOUTCLK, 2 TXOUTCLK 是使用内部 PLL 分频后直接得到的 TXUSRCLK 所需要的频率, 但是由于 TXOUTCLK 是内部 PLL 产生的,所以必须等 PLL 输出稳定后才有效。 RX interface 是 GTP 接收到的数据域用户逻辑的接口,位数设置是同 TX interface 一 样的,但是在使用户域时钟 RXUSRCLK 和 RXUSRCLK2 的选择上不同。如果 GTP 的接收器和发 送器使用的是同一个时钟输入,那么 RXUSRCLK 和 RXUSRCLK2 也可以使用 REFCLKOUT 或 TXOUTCLK 作为驱动,但是如果接收器的时钟是从接受数据中利用 CDR 恢复出来的,则只能 使用 RXRECCLK 驱动,并且使用相位对齐功能,如果使用了时钟校正功能则可以使用同上面 这三种驱动源。 2.8/10 编解码 这个模块是可以 bypass 的,以减少延时,但是在工程中使用的比较普遍。 使用该编码的好处和代价:

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8/10 编码使用的查找表的方式每一个输入的 8 位数都会唯一映射到两个对应的 10 位 数,这两个十位二进制数有一个是 1 比 0 多,另一个是 0 比一多,每次选哪个要根据上一个 码的 1 或 0 的多少来定,一般是符合正负交替的顺序。8/10 编码还有一个 K 字(有输入管 脚是控制是否将输入映射为 K 字) ,可以作为控制字来用。 解码就是一个反映射过程,同时能够通过相应关口告知用户逻辑收到的码是否为 K 字、 是否是一个错误的码字或者是否不符合正负交替的规则。 3.用户域和 PMA 域时钟的同步设置 每个 GTP 的时钟区域可划分为 2 个: 1.TX/RXUSRCLK2 和 TX/RXUSRCLK, 这是 GTP 靠近用 户逻辑的始终域, 这两个时钟虽然频率有可能相同或者是 2 倍的关系, 但是要求由同一个时 钟源驱动, 所以可以划分为同一个时钟域, 本文中称用户域。 2.发送接收的 linerate 和 XCLK, 这两个时钟是由 GTP 内部 PLL 产生的,也是同源驱动的,并且相差 8 倍或 10 倍(取决于内 部数据宽度) ,文中称之为 PMA 域。这两个域之间的时钟也需要同步才能保证数据的正常传 输,这可已通过 GTP 内的 buffer 或相位对齐功能来完成。 对于接收有两种同步方式: 1.elastic buffer:可以用于接收时钟是本地时钟(但是这种情况下还需要使用时钟校 正功能,应为这是不仅有相差,还有频差) ,也可以是从接收数据中恢复出来的时钟。 2.phase alignment:用于接收时钟是有接收数据中恢复出来的时候。 总的感觉是 buffer 的使用更简单一些,phase alignment 的使用配置较麻烦,而且有 可能不会一次成功,但是延时相对 buffer 要小一些。 4.TX driver 和 RX termination 设置 TX driver:

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TX driver 主要有三个可设置的地方:1.输出差分电压的控制。2.预加重设置。3.输出 阻抗设置.(在 coregenerator 都有相应设置选项) TX driver 的预加重是在发送时将更容易衰减的高频分量预先进行补偿,但是 GTP 中具体实 现时是通过降低低频分量的能量来实现预加重的,具体做法是将连续重复的比特能量减小 (重复的比特变慢,含低频分量多) RX termination:

其中可置项如下: 1.内置交流偶和电容(可以不使用) 2.输入阻抗 3.参考电压(core genenrator 中会给出一个推荐的值) 4.均衡 GTP receiver 的均衡实现方法是使用两条接收电路,其中一条使用的是高通的滤波, 之后两天通路的信号再合并,这样容易衰减的高频分量就得到了补偿。 5.DRP 设置: DRP 是一个可选的设置。DRP 可以在 FPGA 运行时动态配置 GTP 的一些属性(用户手册 中的 attribute) ,这些属性可以写在 UCF 中,也可以在实例化 GTP 时在“#() ”里面通过 参数传递设置,这些属性都存在一张二进制表里面,可以通过寻址进行修改。

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DPR 的端口:

除此之外使用 DRP 还需要的一些参考 1 不同属性的值用不同的二进制编码表示,具体值参考 GTP 用户指南的附录。 2 各个属性参数所在的位置要查表,位置是按位来分配的。 有两张地址表: 第一张是按照参数名排列的,参数最多 32 位,每一位的位置都列在表中,0C<15>表示在 0c (16 进制的地址)地址的第 15 位。 第二张是按地址顺序排列的,该地址的某位所对应的参数列在表中。

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