Virtex6 GTX設計總結：預加重、均衡、輸出振幅的值

1.Virtex6 GTX Transceiver簡介 在Xilinx的Virtex6 FPGA中，GTX作為一種低功耗的吉比特收發器，配置靈活，功能強大，并與FPGA內部的其他邏輯資源緊密聯系，可用于實現多種高速接口（如XAUI、PCIE等）。V6 系列的FPGA中，GTX工作帶寬范圍是600 Mb/s到6.6 Gb/s，支持收發雙向，且收發雙向獨立。GTX接收和發送方向均由PMA和PCS兩部分組成，PCS提供豐富的物理編碼層特性，如8b/10b編碼、時鐘校準等功能；PMA部分為模擬電路，提供高性能的串行接口特性，如預加重、均衡等功能。GTX同時還提供動態重配置接口，用于動態的修改GTX的配置。
2.GTX時鐘與布局在Virtix6 FPGA中，GTX是以Quad為單位組織的，每個Quad包含4個GTX和2對差分時鐘輸入。當整個芯片多個GTX被使用時，需要合理的分布GTX與時鐘輸入。從一個Quad輸入的時鐘往上只能給相鄰的一個Quad提供參考時鐘，往下也只能給相鄰的一個Quad提供參考時鐘輸入，最多只能驅動三個Quad，當整個芯片多個GTX使用到同樣的參考時鐘輸入時，合理的分布時鐘輸入可以節省需要的時鐘數量，也可以為時鐘的提供冗余設計。
因此，基本的原則是同一個物理接口的幾個GTX放在一起，由同一個參考時鐘作為時鐘輸入；不同物理接口的GTX如果在同一個參考時鐘的驅動覆蓋范圍內，可以采用同一個參考時鐘輸入。有條件的情況下，可以做時鐘備份；當一個時鐘可以覆蓋更多個GTX的時候，考慮到時鐘驅動能力的不確定性，為留有更多余量，沒必要使用到極限(一個時鐘驅動12個GTX)。另外在V5的GTP中，關于多個GTP共用同一個參考時鐘輸入，要求在這個輸入時鐘的時鐘鏈上，每一個GTP都被使用(即使不需要，也要例化)，不允許共用同一個參考時鐘的兩個GTP中間有一個沒有使用的GTP。
3.預加重和均衡當GTX收發器出現信號質量不佳、數據丟包、傳輸誤碼等的情形時，為提高信號質量，可以調整GTX的預加重、均衡、輸出振幅的值，以及調整采樣點的位置，來優化GTX通道的通信質量。在高速串行接口上，高頻分量衰減比低頻分量更嚴重，導致信號失真。因此，在數據發送方向可以調整預加重值和輸出振幅來提高信號質量。預加重用于增加信號中高頻分量的強度，預加重的值由參數TXPREEMPHASIS[3:0]來設定。調整振幅用于增加信號的整體強度，振幅強度由參數TXDIFFCTRL[3:0]來設定。在數據接收方向可以調整均衡的值，還可以調整采樣點在采樣窗中的位置。均衡用于補償接收信號中的高頻分量，使接收到的信號恢復原狀，均衡值由參數RXEQMIX[2:0]。采樣點設置可以選擇采樣窗的眼中，使采樣更穩定。以上參數的取值以及各個值的意義，請參見《Virtex-6 FPGA GTX Transceivers User Guide》（UG336）。
4.GTX的調試手段Virtex6 GTX提供了四種不同的環回，分別是近端PCS環回、近端PMA環回、遠端PCS環回、遠端PMA環回，可用于定位問題出現在GTX的哪個部分。同時，通過觀察GTX輸出的PLL時鐘鎖定信號，可以分析問題是否和時鐘相關。Xilinx提供了一系列的GTX Transceiver調試手段和工具，最有用的就是使用Chipscope進行IBERT比特流誤碼率測試(即PRBS，偽隨機二進制序列誤碼率測試）。關于IBERT(PRBS)測試的詳細內容，將另有博文來介紹。