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一文了解GTP Transceiver的介紹與使用(Spartan6)

Hx ? 作者:工程師陳翠 ? 2018-07-14 06:45 ? 次閱讀

1. 什么是GTP transceiver?

GTP transceiver是FPGA里一種線速度達500Mb/sà6.6Gb/s的收發器,利用FPGA內部可編程資源可對其進行靈活地配置,使其適合不同的需要如以太網SATA1.0接口等,它的作用是各種高速串行接口的物理層。對Spartan6系列而言,GTPA1_DUAL包含兩個GTP transceiver,或者說包含兩個通道。

下圖是GTPA1_DUAL的內部結構圖,圖的下半部分是receiver,receiver在對串行輸入的比特流并行化后,對其進行Sync原語丟失檢測、COMMA字符的檢測、8B/10B解碼等;圖的上半部分是transmitter,transmitter的串行輸出則有著與receiver接收相反的過程。

圖 1Spartan-6 FPGA GTP Transceiver 框圖

下圖是GTPA1_DUAL在FPGA里的位置圖,實際上,FPGA的高速接口一般都存在于FPGA的TOP部分,GTPA1_DUAL是高速接口,它的擺放位置就在FPGA的頂部。

圖 2GTP Transceiver在Spartan6LX45T FPGA內的位置圖

圖3所示:一個GTP DUAL包含兩個GTP Transceiver GTP0和GTP1和兩個PLL;在生成GTP Core的時候,其PLL的輸入參考時鐘是可選的。

一文了解GTP Transceiver的介紹與使用(Spartan6)

圖 3Two GTP Transceivers in One GTPA1_DUAL Tile

如圖 4所示,GTPA1_DUAL內部的PLL0和PLL1可以分別連接不同的時鐘源,也可以連接同一個時鐘源如圖 5所示。兩個PLL可以產生兩個不同的時鐘供GTPA1_DUAL使用,也就是說,GTPA1_DUAL的兩個Transceiver是可以運行于不同的頻率的。它們的協議可以不一樣,如GTPA1_DUAL的一個Transceiver運行PCIE協議,另一個運行SATA協議。

一文了解GTP Transceiver的介紹與使用(Spartan6)

4GTP Transceiver參考時鐘原理圖1

一文了解GTP Transceiver的介紹與使用(Spartan6)

5GTP Transceiver參考時鐘原理圖2

1.1. GTP Transceiver使用中必須明白的幾個概念

Spartan6系列的GTP Transceiver是被放在專門的Bank里,也就是說,在Spartan6系列里,如果一個Bank里有GTP引腳,那么這個Bank將不包含Select IO等引腳。

1個發送器、1個接收器、1個PLL組成1個GTP Lane;

兩個GTP Lane組成一個GTP_DUAL;

兩個GTP_DUAL組成1個Bank;

1.2. GTP Transceiver的復位

GTP Transceiver的復位有兩個辦法:1是FPGA燒寫完后的上電復位;2是直接驅動GTPRESET,使其為高電平一段時間。下圖是GTP Transceiver內部復位的順序圖。

一文了解GTP Transceiver的介紹與使用(Spartan6)

圖 6 GTPA1_DUAL Reset Hierarchy

GTPRESET有效,使得RESETDONE立刻無效(變低),在GTP Transceiver復位完成后,RESETDONE有效(變高)。

一文了解GTP Transceiver的介紹與使用(Spartan6)

圖 7Reset 時序圖

1.3. GTP Transceiver的專用引腳功能描述

GTP Transceiver從本質上來說是一種模擬電路,為了能夠更好的對它進行PCB等的設計,必須深刻理解其引腳的功能。

表格 1GTP引腳描述表

Pins

Dir

Description

MGTAVCC

In

1.2V,是GTP Transceiver的內部模擬和數字電路供電電壓

MGTAVCCPLL0

In

1.2V,不但為PLL0供電,也為GTPA1_DUAL的Lane0供電,所以只要用到了Lane0,就需要給這個電壓引腳供電

MGTAVCCPLL1

In

1.2V,不但為PLL1供電,也為GTPA1_DUAL的Lane1供電,所以只要用到了Lane1,就需要給這個電壓引腳供電

MGTAVTTRCAL

In

為終端電阻校準電路供電,屬于基本供電單元,該引腳不但要與MGTAVTTTX相連,還要連接一個50Ω精密電阻后與MGTRREF相連。

MGTAVTTRX

In

1.2V,接收器的終端電路供電

MGTAVTTTX

In

1.2V,發送終端的供電電壓引腳

MGTREFCLK0P

MGTREFCLK0N

In

GTPA1_DUAL的差分輸入時鐘,如果沒有,則需要接地

MGTREFCLK1P

MGTREFCLK1N

In

GTPA1_DUAL的差分輸入時鐘,如果沒有,則需要接地

MGTRREF

In

連接一個50Ω的電阻后與MGTAVTTRCAL相連

MGTRXP0/MGTRXN0

MGTRXP1/MGTRXN1

In

差分數據輸入引腳,如果不使用,則應接地

MGTTXP0/MGTTXN0

MGTTXP1/MGTTXN1

Out

差分數據輸出引腳,如果不使用,則應懸空

下圖描述了GTP Transceiver的電源推薦連接方式,選擇該連接的原因(原理)參考表1。

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圖 8一種參考的電源連接方式

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