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面向 7 系列 FPGA GTX/GTH/GTP 收发器的设计咨询:缓冲旁路模式下的 TX 同步控制器相位调整更改

描述

当 TX 缓冲被旁路时,TX 相位调整可用来调节 PMA 并行时钟域 (XCLK) 和 TXUSRCLK 域之间的相位差。这可以自动执行,也可由用户手动控制。TX 缓冲旁路在 TXOUTCLK 用作 TXUSRCLK 的来源并且在许多通道之间共享时称作“多通道”模式。在 GTX 收发器中,多通道缓冲旁路模式为手动;在 GTH 或 GTP 收发器中,多通道缓冲旁路可以为手动或者自动模式。

当 TX 缓冲被旁路时,由于个别情况,内部 TX 同步/相位调整状态机在等待 TXPHINITDONE 上升沿时会挂起;敬请参见7 系列 FPGAs GTX/GTH 收发器用户指南 (UG476) 中的图 3-24“TX 相位和延迟调整手动模式”或 7 系列 FPGA GTP 收发器用户指南 (UG482) 中的图 3-16。这适用于 7 系列 FPGA GTX/GTH/GTP 收发器的所有芯片版本(初始 ES、通用 ES 和生产版本)。

通过观察收发器的以下端口、并按照用户指南配图记录的事件顺序,可检测到这种行为。

  • TXDLYRESET
  • TXDLYRESETDONE
  • TXPHINIT
  • TXPHINITDONE

解决方案

7 系列收发器根据不同类型可能出现三种行为:

Behavior #1

TX 相位和延迟调整 (Phase and Delay Alignment) 序列在等待 TXPHINITDONE 上升沿时由于信号脉冲降低太快可能锁死。由于 TXPHINITDONE 只在首个相位调整过程后保持为高,因此后续相位调整可能面临短暂的低脉冲问题,并且只会在第二个或后续相位调整阶段可能出现这个问题。

Behavior #2

TX 相位和延迟调整序列因为 TXPHINITDONE 握手时间太长并且 TX 同步状态机超时而挂起。这在线速下降时更有可能出现。

 }相位初始化超时更新

某些情况下,对于 ISE 14.6/Vivado 2013.2 或更早版本的 7 系列 FPGA 收发器向导 v2.6 中的范例设计超时,相位初始化超时太短,TX 相位和延迟调整序列可能失效。


解决方案

相位初始化超时更新 GTX, GTH, 和 GTP

在某些情况下,由于相位初始化超时太短,相位初始化进程有可能失效。决定超时的公式:

1024*pll 输出触发器*内部数据路径宽度 + 1024+640+3200

内部数据路径宽度等于 16,20,32 或 40 ; pll 输出除法器等于 TXOUT_DIV 属性;除非设计使用走时变化,在这种情况下, 它等于 TXRATE 设置的除法器 (查看 UG476 表 3-25 of 或 UG482 表 3-23)。

对于范例设计,文件 *tx_startup_fsm.v 包含于行 165 上或附近:

参数 MAX_WAIT_BYPASS = 110000; 

MAX_WAIT_BYPASS 数需要用以上方程的值更新。对于多通道设计,结果需要乘以2,因为主通道必须进行调整,然后从属通道进行并行调整。

对于此处计算的超时有任何变更,必须适用于 ISE 14.6/Vivado 2013.2 或更早版本中的 7 系列 FPGA 收发器向导 v2.6。这是对以下变更的补充。

GTX 收发器:

除超时更新之外,behaviors #1 属于 GTX 收发器。

当客户按照以下设计时,解决 #1 行为无需进行修改。

  1. 每次相位调整过程前需对 GTTXRESET 进行断言。
  2. 如果相位调整没有正确完成,用户应对 GTTXRESET 进行断言。
  3. TX 同步/相位调整状态机已经在架构中,由 TXUSRCLK 提供时钟。Xilinx 的 PCIe IP 就是一个实例。


如果以上三者都不适用,那么应更新到 Vivado 2013.1 工具的最新 IP 或 ISE 14.5/Vivado 2013.1 设计工具的 7 系列 FPGA 收发器向导 v2.5 版。(如有需要,请更新相位初始化超时)。

注意:按照上述 1 或 2 对 GTTXRESET 进行断言时,TXOUTCLK 可能出现差错导致不稳定,直到用户完成复位顺序 (TXRESETDONE) 以及相位调整过程完成后才能恢复。

GTH/GTP 收发器:

除超时更新之外,behaviors #1 和 #2 属于 GTH 和 GTP 收发器。除以下使用模式之外,您必须更新到 Vivado 2013.1 工具的最新 IP 或 ISE 14.5/Vivado 2013.1 设计工具的 7 系列 FPGA 收发器向导 v2.5 版,(如有需要,请更新相位初始化超时):

  • TX 同步控制器状态机用于手动模式,且由 TXUSRCLK 时钟域提供时钟。

7 系列 FPGA GTX/GTH 收发器用户指南的 TX 缓冲旁路部分更新为正确的使用模式,反映以上 UG476 v1.9 的信息。面向 GTP 用户指南 (UG482)。

对于 Behavior #3,相位初始化进程的超时包含于范例设计文件中

协议解决方案

这些解决方案只与采用或需要 TX 缓冲旁路特性、由协议打破的 Xilinx IP 有关。

XAUI/RXAUI:

GTH 和 GTP 缓冲旁路使用模式从自动变为手动,而 XAUI/RXAUI IP 内核必须升级到 Vivado 2013.1 工具的最新版。对于 GTX,手动模式已启动。

如果使用 ISE 设计工具,敬请参考(Xilinx 答复 55446)(Xilinx 答复 55445) 了解 XAUI 和 RXAUI 核所需的变更。

CPRI:

GTH 和 GTP 缓冲旁路使用模式从自动变为手动。CPRI IP 内核必须升级到 Vivado 2013.1 工具的最新版。

如果使用 ISE 设计工具,敬请参考(Xilinx 答复 55478)(Xilinx 答复 55479) 了解分别在 GTH 和 GTP 收发器中的 CPRI 核所需的变更。

修订历史:

09/24/2013 - 确定 TXPHINITDONE 超时方程
08/05/2013 - 新增修正新相位初始化超时的信息
05/13/2013 – 新增 ISE 设计工具的 IP 答复记录链接,纠正 GTXTXRESET 打字错误,改为 GTTXRESET
04/12/2013 – GTX 和 GTH/GTP 收发器部分的小更新
04/05/2013 – 新增 ISE 信息和 GTH/GTP 收发器的例外案例
04/03/2013 – 初始版

链接问答记录

主要问答记录

Answer Number 问答标题 问题版本 已解决问题的版本
54473 LogiCORE IP CPRI Core - 面向 Vivado 2013.1 和更新工具版本的发布说明和已知问题 N/A N/A

相关答复记录

AR# 55009
日期 10/04/2013
状态 Active
Type 设计咨询
器件