前言
承接上文，本文主要介紹了關(guān)于IP核中一些功能的配置的方法和技巧使用的示例，主要參考了IP手冊(cè)的第三章內(nèi)容。
復(fù)位和斷電
復(fù)位
復(fù)位信號(hào)用于將 Aurora 8B/10B 內(nèi)核設(shè)置為已知的啟動(dòng)狀態(tài)。復(fù)位時(shí)，內(nèi)核停止任何當(dāng)前操作并重新初始化一個(gè)新通道。
在全雙工模塊上，復(fù)位信號(hào)復(fù)位通道的 TX 和 RX 端。在單工模塊上，tx_system_reset 復(fù)位 TX 通道，而 rx_system_reset 復(fù)位 RX 通道。gt_reset 信號(hào)復(fù)位收發(fā)器，最終復(fù)位內(nèi)核。tx_system_reset 與單工邊帶接口上使用的 tx_reset 和 rx_reset 信號(hào)是分開(kāi)的。
示例
雙工內(nèi)核中的復(fù)位斷言
雙工內(nèi)核中的復(fù)位斷言應(yīng)至少有六個(gè) user_clk 時(shí)間段。因此，channel_up 在三個(gè) user_clk 周期后被置低，如下圖所示。
雙工內(nèi)核中的 gt_reset 斷言
下圖顯示了雙工內(nèi)核中的 gt_reset 斷言，應(yīng)該至少有六個(gè) init_clk_in 時(shí)間段。因此，user_clk 在幾個(gè)時(shí)鐘周期后停止，因?yàn)闆](méi)有來(lái)自收發(fā)器的 txoutclk 并且 channel_up 隨后被置低。
單工內(nèi)核中的 tx_system_reset 和 rx_system_reset 斷言
下圖顯示了系統(tǒng)中連接的單工 TX 內(nèi)核和單工 RX 內(nèi)核。TX_IP 和 RX_IP 可以在同一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中。
下圖顯示了單工內(nèi)核中 tx_system_reset 和 rx_system_reset 斷言的推薦過(guò)程。
image-20220602203551582
- tx_system_reset 和 rx_system_reset 被置位至少六個(gè)時(shí)鐘 user_clk 時(shí)間段。
- tx_channel_up 和 rx_channel_up 在三個(gè) user_clk 周期后被置低。
- rx_system_reset 被置低（或）在 tx_system_reset 被置低后釋放。這確保了單工 TX 內(nèi)核中的收發(fā)器更早地開(kāi)始傳輸初始化數(shù)據(jù)，并提高了單工 RX 內(nèi)核與正確數(shù)據(jù)序列對(duì)齊的可能性。
- rx_channel_up 在 tx_channel_up 斷言之前被斷言。單工 RX 內(nèi)核必須滿足此條件，單工 TX 內(nèi)核中的單工定時(shí)器參數(shù)（C_ALIGNED_TIMER、C_BONDED_TIMER 和 C_VERIFY_TIMER）需要調(diào)整以滿足此標(biāo)準(zhǔn)。
- 當(dāng) simplex-TX 內(nèi)核在配置的時(shí)間內(nèi)完成 Aurora 8B/10B 協(xié)議通道初始化序列傳輸時(shí)，tx_channel_up 被置位。tx_channel_up last 的斷言確保 simplex-TX 內(nèi)核在 simplex-RX 內(nèi)核準(zhǔn)備好時(shí)發(fā)送 Aurora 初始化序列。
Aurora 8B/10B Duplex Power On Sequence（雙工上電序列）
在板子上電序列期間，gt_reset 和 reset 信號(hào)都必須為高電平。收發(fā)器參考時(shí)鐘 (GT_REFCLK) 和內(nèi)核自由運(yùn)行時(shí)鐘 (INIT_CLK) 預(yù)計(jì)在上電期間保持穩(wěn)定，以便 Aurora 8B/10B 內(nèi)核正常運(yùn)行。
Aurora 8B/10B Duplex Normal Operation Reset Sequence（雙工正常操作復(fù)位序列）
在正常操作期間，復(fù)位信號(hào)預(yù)計(jì)在 gt_reset 信號(hào)置位之前至少置位 128 個(gè) user_clk 時(shí)間段，以確保可編程邏輯中的內(nèi)核部分達(dá)到已知復(fù)位狀態(tài) 在gt_reset 的斷言而抑制 user_clk 信號(hào)之前，如下所示。
Aurora 8B/10B Simplex Power On Sequence（單工上電順序）
在上電期間，TX simplex 和 RX simplex 內(nèi)核的 gt_reset 和 reset 信號(hào)預(yù)計(jì)為高電平。預(yù)計(jì) INIT_CLK 和 GT_REFCLK 在上電期間是穩(wěn)定的。必須先將TX板上的gt_reset信號(hào)置低，然后再將RX端的gt_reset置低；這可確保在 RX 側(cè)正確鎖定 CDR，如下圖所示。
單工上電序列：
-
解除 TX 端 gt_reset (A)
-
解除 RX 端 gt_reset (C)
-
解除 RX 端同步到 user_clk (D)
-
解除 TX 端同步到 user_clk (B)
注意：必須注意確保 (D) 到 (B) 的時(shí)間差盡可能小。
Aurora 8B/10B Simplex Normal Operation Reset Sequence（單工正常操作復(fù)位序列）
對(duì)于單工配置，建議 TX 側(cè)復(fù)位序列與 RX 側(cè)復(fù)位序列緊密耦合，因?yàn)?TX 和 RX 鏈路沒(méi)有通信反饋路徑。請(qǐng)注意，如果 RX 端被復(fù)位，則沒(méi)有直接的機(jī)制來(lái)通知 TX 端復(fù)位。因此，對(duì)于 Aurora 8B/10B 單工內(nèi)核，需要在系統(tǒng)級(jí)別處理復(fù)位耦合。每次 TX 側(cè)復(fù)位之后必須跟隨 RX 側(cè)，如下圖所示，RX 側(cè)復(fù)位無(wú)效和 TX 側(cè)復(fù)位無(wú)效之間的時(shí)間必須盡可能短。在置位 gt_reset 之前，至少需要 128 個(gè)時(shí)鐘周期，以確保在 gt_reset 的置位抑制 user_clk 之前，可編程邏輯中的內(nèi)核部分達(dá)到已知的復(fù)位狀態(tài)。gt_reset 的斷言時(shí)間必須至少為六個(gè) init_clk 時(shí)間段，以滿足內(nèi)核中包含的去抖動(dòng)電路。
斷電
這是一個(gè)高電平有效信號(hào)。斷言powerdown時(shí)，Aurora 8B/10B 內(nèi)核中的收發(fā)器將關(guān)閉，將它們置于非工作、低功耗模式。取消斷言斷電時(shí)，內(nèi)核會(huì)自動(dòng)復(fù)位。gt_reset 必須在powerdown 后置位后置位。
Shared Logic（共享邏輯）
Vivado IDE 中的共享邏輯選項(xiàng)將內(nèi)核配置為包括可共享資源，例如收發(fā)器四通道 PLL (QPLL)、收發(fā)器差分 refclk 緩沖器 (IBUFDS_GTE2)，以及內(nèi)核或示例設(shè)計(jì)中的時(shí)鐘和復(fù)位邏輯。
共享邏輯層次結(jié)構(gòu)稱(chēng)為 _support。圖 3-9 和圖 3-10 顯示了兩個(gè)層次結(jié)構(gòu)，其中共享邏輯塊包含在內(nèi)核或示例設(shè)計(jì)中。兩個(gè)層次的區(qū)別在于核心的邊界。它使用 Vivado中的 Shared Logic 選項(xiàng)進(jìn)行控制。當(dāng)共享邏輯位于內(nèi)核中時(shí)，Single Ended 選項(xiàng)將從內(nèi)核中排除相應(yīng)的差分時(shí)鐘緩沖器。
共享邏輯的內(nèi)容取決于物理接口和目標(biāo)設(shè)備。共享邏輯包含收發(fā)器差分緩沖區(qū) (IBUFDS_GTE2/IBUFDS_GTE3) 的實(shí)例、支持復(fù)位邏輯和 _CLOCK_MODULE 的實(shí)例化。共享邏輯還包含基于所選收發(fā)器類(lèi)型的收發(fā)器公共實(shí)例 GTPE2_COMMON、GTXE2_COMMON 或 GTHE2_COMMON。支持復(fù)位邏輯包含用于復(fù)位和 gt_reset 端口的去抖動(dòng)邏輯。
Aurora 8B/10B 內(nèi)核使用 CPLL，不使用 QPLL（即 GTXE2_COMMON/GTHE2_COMMON）。QPLL 用于 Zynq-7000 和 7 系列器件，并在共享邏輯中進(jìn)行實(shí)例化，以與其他賽靈思串行連接內(nèi)核保持一致。
下表列出了每個(gè)系列的的共享資源。
Sharable Resources
gt_refclk1_out 和 gt_refclk2_out 信號(hào)可以由設(shè)計(jì)中的其他收發(fā)器共享，并且應(yīng)遵循收發(fā)器時(shí)鐘指南以實(shí)現(xiàn)連接性和收發(fā)器四通道鄰近性。圖 3-11 顯示了從包含共享邏輯的內(nèi)核 (aurora_8b10b_0) 到另一個(gè)不包含共享邏輯的內(nèi)核實(shí)例 (aurora_8b10b_1) 的可共享資源連接。某些端口可能會(huì)根據(jù)內(nèi)核配置和所選收發(fā)器的類(lèi)型而改變。
Using the Scrambler/Descrambler（使用擾碼器/解擾器）
一個(gè) 16 位加擾器/解擾器，用于具有多項(xiàng)式的數(shù)據(jù)：G(x) = X16 + X5 + X4 + X3 + 1，可在 < component name>_scrambler.v[hd] 中獲得 模塊。它確保在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)。加擾器和解擾器分別基于時(shí)鐘補(bǔ)償字符的發(fā)送和接收進(jìn)行同步。擾碼器僅影響數(shù)據(jù)符號(hào)。
使用 CRC
為用戶數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的 16 位或 32 位 CRC 在 < component name>_crc_top.v[hd] 模塊中可用。
為 2 字節(jié)設(shè)計(jì)生成 CRC16，為 4 字節(jié)設(shè)計(jì)生成 CRC32。crc_valid 和 crc_pass_fail_n 信號(hào)指示接收到的 CRC 與發(fā)送的 CRC 的結(jié)果。CRC-CCITT (16'h1021) 和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)多項(xiàng)式 (32'h04C11DB7) 分別用作 16 位和 32 位的 CRC 多項(xiàng)式。CRC 是按通道計(jì)算的，并以數(shù)據(jù)為后綴。在接收器 AXI 接口處，CRC 被刪除，數(shù)據(jù)包按照發(fā)送器的 AXI 接口接收到的方式發(fā)送。下圖說(shuō)明了如何在沒(méi)有 CRC 的情況下發(fā)送相同的數(shù)據(jù)包以及何時(shí)啟用 CRC 選項(xiàng)。
熱插拔邏輯
Aurora 8B/10B 中的熱插拔邏輯（使用自由運(yùn)行的 init_clk 信號(hào)）基于接收到的時(shí)鐘補(bǔ)償字符。Aurora RX 接口接收到時(shí)鐘補(bǔ)償字符意味著通信通道處于活動(dòng)狀態(tài)且未中斷。如果在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到時(shí)鐘補(bǔ)償字符，熱插拔邏輯將復(fù)位內(nèi)核和收發(fā)器。時(shí)鐘補(bǔ)償模塊必須用于 Aurora 8B/10B 設(shè)計(jì)。
時(shí)鐘補(bǔ)償
時(shí)鐘補(bǔ)償功能允許在 Aurora 8B/10B 通道的每一側(cè)使用的參考時(shí)鐘頻率差異高達(dá) ±100ppm。根據(jù) Aurora 8B/10B 協(xié)議規(guī)范 ，使用內(nèi)核生成標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘補(bǔ)償模塊 _standard_cc_module.v[hd]。standard_cc_module 處理時(shí)鐘補(bǔ)償字符的生成周期，如下表中所述。可以使用 CC_FREQ_FACTOR 控制周期性。
防止 16 字節(jié) UFC 消息與時(shí)鐘補(bǔ)償序列沖突所需的先行周期數(shù)取決于通道中的通道數(shù)和每個(gè)通道的寬度。在時(shí)鐘補(bǔ)償字符傳輸期間，本機(jī)流控制消息請(qǐng)求未被確認(rèn)。這有助于防止 NFC 消息和時(shí)鐘補(bǔ)償序列發(fā)生沖突。參數(shù) CC_FREQ_FACTOR 確定 CC 序列的頻率。任何增加或減少參數(shù)的嘗試都應(yīng)該經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析和測(cè)試。
確保選擇的持續(xù)時(shí)間和周期足以校正所用時(shí)鐘頻率之間的最大差異。不要在彼此的八個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行多個(gè)時(shí)鐘校正序列。用CC 序列替換長(zhǎng)的空閑序列（>12 個(gè)周期）可以降低EMI。
使用小端支持
Aurora 8B/10B 內(nèi)核默認(rèn)支持大端格式的用戶界面。它還支持小端格式以無(wú)縫連接到符合 AXI4-Stream 的 IP 內(nèi)核。
reference
PG046