Xilinx IP核配置,一步一步驗證Xilinx Serdes GTX最高8.0Gbps

之前用serdes一直都是跑的比較低速的應用，3.125Gbps，按照官方文檔一步一步來都沒出過什么問題，這次想驗證一下K7系列GTX最高線速8Gbps，看看xilinx的FPGA是不是如官方文檔所說。

GTX速度到底可以跑到多少

關于器件速度的問題首先找到 ds182->Kintex-7 FPGAs Data Sheet:DC and AC Switching Characteristics，可以自己對應的器件去找，不過這個在設計電路板器件選型的時候就應該考慮到，除非是買的開發部學習用。這里面包括所有的FPGA各個器件能跑到的最高頻率和器件延時，建立時間，保持時間等，對高速設計有很大的參考價值。

找到GTX Transceiver Switching Characteristics

可以看到，雖然K7系列GTX最高可以跑到12.5Gbps，但這跟速度等級和封裝都有關系，是在-3的速度等級，FF封裝下才有的最高速度12.5Gbps。而現在手頭的芯片型號是K7480TFFG901-1，所以最高支持8.0Gbps。其實這在配置IP核的時候就會發現了，線速范圍是（0.5-8.0）。所以IP核都是嚴格和工程的器件相關聯的，這點Vivado越做越好了。

一步一步配置IP核

下面一步步配置IP核，可以作為初學者參考。（第一次用的話，會被生成的一大堆文件和巨多的IO口嚇到的。）包括怎么查找手冊和原理圖，走一遍流程，發現其實xilinx的IP核都是一個套路。

1. 首先在IP核搜索GT，選擇7 Series FPGAs TransceiversWizard，

沒得選的，取個名字。順便提一下，下面的shared logic選項，最好選include shared logic in example design。在有些特殊資源需要共享時，曾經遇到過這里的問題。當然不是GTX模塊，是以太網的RGMII的模塊，其中的IDELAY要用到IODELAY_CTRL，一個IOB就一個，同一個IOB其它地方要用到的時候必須選下面一個選項。所以最好都選下面一個，沒毛病。

2. 接下來就比較重要了

首先是協議，最簡單的strat from cratch，就是沒有協議。然后是線速，可以看到范圍是（0.5-8.0）。參考時鐘，這個可以根據需要選個合適的。軟件都根據你的線速把參考時鐘的可選項計算好了。接收端同樣設置，當然可以不一樣的。這是全雙工，收發鏈路沒有什么關系，也可以關掉其中一個Tx off 或Rx off。然后是PLL選擇，到底選哪個呢？我們回到剛開始提到的ds182，同樣一個表格下部分

其實線速決定了沒得選，已經變成灰色了。

然后是比較重要的，選擇用哪個收發器，這當然不是拍腦袋決定的，跟設計有關，可以查找原理圖。

比如說這樣的，然后去查手冊UG476-> 7 Series FPGAsGTX/GTH Transceivers 找到 Placement Information by Package如下

這樣就知道用的是X0Y8，輸入時鐘在上面的原理圖可以找到，是同一組的clk0。
最后，把vivado lab tools勾上，這樣才可以生產example工程可以參考。

3. 繼續

之前一直用的是8b10b，這次嘗試一下64b66b，后者本來就是高帶寬下的一個編碼協議，效率更高。為什么要用8b10b，64b66b包括后面的擾碼一句話概括就是增加頻率分量有利于CDR（時鐘數據恢復）和減少直流，兩個是不同的原因。具體的可以百度。最下面的可選端口為了簡單，全部去掉。

4.

由于沒有選擇8b10b，這一頁也沒什么可選的，依然把下面的可選端口全部去掉。

5.

好了，pcie留著下次研究，太復雜了?？蛇x端口其實有的挺有用的，增加了可控性，比如說環回控制，LOOPBACK。順便說一下內部環回有四種，
1.“000”：正常模式不環回
2.“001”：近端PCS環回
3.“010”：近端PMA環回
4.“100”：遠端PMA環回
5.“110”：遠端PCS環回）

6.接下來是通道綁定和時鐘校正

通道綁定的作用是把多個物理通道對齊，綁定成一個的邏輯通道。其實就是用FIFO消除通道間的延時不確定性。由于只有一個通道，沒有綁定可言。

7. 最后看一下確定對不對，注意收發時鐘是250M?？梢运阋幌?，8000M/32=250M。

到這里完成一大半了。

利用IP核生成example工程

接下來生成example工程

把剛剛配置的IP右鍵，如圖選擇。
生成好后稍微改一下約束文件XDC，把DRC時鐘的輸入時鐘約束一下。其他的不用管。
## LOC constrain for DRP_CLK_P/N
set_property LOC G27 [get_ports DRP_CLK_IN_P]
set_property LOC F27 [get_ports DRP_CLK_IN_N]
set_property IOSTANDARD LVDS_25 [get_ports DRP_CLK_IN_P]
set_property IOSTANDARD LVDS_25 [get_ports DRP_CLK_IN_N]

可以發現直接在這兒可以改具體使用的哪個收發器。注意：在這里改的效果和上面第2步里面設置的效果一樣。
set_property LOC GTXE2_CHANNEL_X0Y4 [get_cells gtx_8g_support_i/gtx_8g_init_i/inst/gtx_8g_i/gt0_gtx_8g_i/gtxe2_i]

要改的話，當然同時GTX的時鐘也得改
set_property LOC AD5 [get_ports Q1_CLK0_GTREFCLK_PAD_N_IN ]
set_property LOC AD6 [get_ports Q1_CLK0_GTREFCLK_PAD_P_IN ]

再修改一個地方，原來的ILA核抓的是解擾碼前的數據，替換成解擾碼后的數據可以更清楚的看到接收到的數據。

上板調試驗證

好了，生成bit下進去，可以用連接線接上連個serdes的一收一發換回，或者設置內部環回，或者在兩片FPGA上做實驗。

可以看到error_count一直是0，說明收發正確，很穩定。

收到的數據依次是00000fb，3020100，7060504…依次遞增，打開發送文件如下，和發送的一樣。
00000000000000fb0100
00000000030201000000
00000000070605040000
000000000b0a09080000

實驗成功證明了GTX可以跑到最高8.0Gbps。

生成的example工程可以好好研究學習一下，里面有加擾碼和解擾碼的過程，自己修改一下把解擾碼后的數據抓出來對比一下，可以很清楚的看到收到了什么數據。包括校驗模塊是怎么校驗的，還是值得一學的。