Kintex-7和Virtex-7 FPGA GTX收发器的设计咨询 – 初始工程样品(ES)芯片的属性更新,问题和解决方法-Xilinx-AMD社区-FPGA CPLD-ChipDebug

Kintex-7和Virtex-7 FPGA GTX收发器的设计咨询 – 初始工程样品(ES)芯片的属性更新,问题和解决方法

描述

本设计咨询包含有关Kintex-7和Virtex-7 FPGA GTX收发器初始工程样片(ES)芯片(CES9937)的问题,解决方法和属性更新的信息。

初始工程样品(ES)芯片的GTX收发器属性更新

下表显示了必须对7系列FPGA收发器向导生成的GTX包装器进行的属性更新,以确保初始ES芯片的可靠运行。

注意:当您使用7系列FPGA收发器向导的v1.5时,ISE Design Suite 13.3会本机生成这些属性更新。

但是,要正确生成这些属性更新,请确保选择正确的零件/包/速度等级组合,以启用向导GUI中“Silicon Revision”下的Initial ES选项。

此工具/向导版本中的初始ES支持仅适用于以下内容:

  • Kintex-7 XC7K325T(ffg676和ffg900封装),Virtex-7 XC7VX485T(ffg1761和ffg1927封装)
  • -1和-2速度等级

在ISE Design Suite 13.4中,7系列FPGA收发器向导的v1.5仅为初始ES芯片生成设置,v1.6仅支持通用ES芯片。

初始ES的比特流不能用于通用ES芯片,反之亦然。

ISE Design Suite 13.4中更新的v1.5(v1.5 Rev 1)基于分频器和PPM设置生成更新的RXCDR_CFG值。

ISE 14.2 / Vivado 2012.2设计工具中较新的Wizard版本v1.5 Rev2也支持Virtex-7 XC7V2000T初始ES器件。

属性
BIAS_CFG

Virtex-7为64’h0000040000001000
Kintex-7为64’h0000042000001000

CPLL_CFG 24’hBC07DC
QPLL_CFG 27’h06801C1 (1)

QPLL_LOCK_CFG

16’h01D0
QPLL_CP 10’h01F
QPLL_LPF 4’hF

RXCDR_FR_RESET_ON_EIDLE

1’b0

RXCDR_PH_RESET_ON_EIDLE 1’b0
RXCDR_HOLD_DURING_EIDLE 1’b0
RXCDR_CFG

全价(2)

<+/- 300 ppm:72’h1107FE406001040000

<+/- 700 ppm:72’h1107FE406021040000

<+/- 1000 ppm:72’h1107FE206021040000

半价(3)

<+/- 300 ppm:72’h1107FE406001100000

<+/- 700 ppm:72’h1107FE406021100000

<+/- 1000 ppm:72’h1107FE206021100000

RXCDR_LOCK_CFG

6’b010101 (4)

RX_BIAS_CFG

12’h0

RX_DFE_GAIN_CFG 23’h001F0A
RX_OS_CFG 13’h0080

RX_DFE_VP_CFG

17’h03F03

RX_DFE_UT_CFG

17’h08F00

RX_DFE_KL_CFG 13’h00F0
RX_DFE_H2_CFG 12’h180
RX_DFE_H3_CFG

12’h1E0

RX_DFE_H4_CFG 11’h0F0
RX_DFE_H5_CFG 11’h0E0
RX_DFE_LPM_CFG 16’h0904
RXLPM_HF_CFG 14’h00F0
RXLPM_LF_CFG 14’h00F0

笔记:

  1. 对于在5.93 GHz至6.6 GHz范围内工作的QPLL(这不是数据速率而是VCO频率)。
  2. CPLL / QPLL全速率设置:用于5.93至6.6 Gb / s线路速率的QPLL操作,以及3.2至6.6 Gb / s线路速率的CPLL操作,分频器为1。
  3. CPLL / QPLL半速率设置:用于2.9L至3.3 Gb / s线路速率的QPLL操作和1.6至3.3 Gb / s线路速率的CPLL操作,分频器为2。
  4. 端口RXCDRLOCK只是CDR锁定的粗略指示,不支持此端口。建议验证传入的数据。

TXOUTCLK和RXOUTCLK端口限制和用例

将TXOUTCLK和RXOUTCLK用于初始ES芯片有一些限制。

为了正确操作TXOUTCLK和RXOUTCLK,必须遵循以下规则:

  • 在任何GTX通道中使用TXOUTCLK或RXOUTCLK,而不是两者。
  • 使用GTX0的TXOUTCLK或GTX1的RXOUTCLK,而不是两者。
  • 直接使用IBUFDS_GTXE2的参考时钟在必要时驱动结构逻辑和GTX用户时钟([TX / RX] USRCLK,[TX / RX] USRCLK2)。

当RXOUTCLK不用于输出时钟时,RXOUTCLKSEL必须设置为3’b000;当TXOUTCLK不用于输出时钟时,TXOUTCLKSEL必须设置为3’b000。

用例

以下是一些建议用例,以实现满足上述要求的设计:

TX Buffer Enabled Case

使用TX缓冲区时,使用IBUFDS_GTE2的输出将GTX收发器参考时钟路由到结构时钟资源。

RX Buffer Enabled Case

使用RX弹性缓冲区时,该通道的RXOUTCLKSEL必须设置为3’b000。如果必须将RX恢复时钟路由到结构,则应考虑TXOUTCLK使用情况,仔细规划时钟路由。

缓冲旁路情况

  1. 考虑为初始ES芯片启用TX和/或RX缓冲区。
  2. 对于TX缓冲旁路,如果有未使用的收发器,则使用未使用的通道路由TXOUTCLK,并实现手动多通道对齐。例如,自动模式下的单通道TX缓冲旁路可以使用手动多通道对齐转换为双通道缓冲旁路。未使用的通道将用于路由TXOUTCLK并执行对齐。手动相位校准步骤在7系列FPGA GTX / GTH收发器用户指南(UG476)中有所描述。此外,如(Xilinx答复43340)所述,需要通过解决方法在Initial ES芯片中启用手动对齐模式。如果在ISE Design Suite 13.3中使用v1.5的7系列FPGA收发器向导,则不需要这种解决方法。
  3. 对于RX缓冲旁路,请考虑在多通道模式下使用RX缓冲旁路,以最大限度地减少所需的RXOUTCLK数量。
  4. 对于需要TX和RX缓冲旁路(CPRI,OBSAI)的应用,将TX和RX置于不同的通道上,并对每个方向使用单通道自动模式。

QPLL使用模式和解决方法

为确保QPLL频段在电压和温度变化范围内具有最佳余量,必须将附加的粗校准模块“qpll_cal.v”合并到用户设计中。

文件“qpll_fix_top.v”中提供了该模块的示例实例化。

qpll_cal.v
qpll_fix_top.v

该模块包含在ISE Design Suite 13.3中的7系列FPGA收发器向导的v1.5中。

接收器链路余量/均衡选择

在全速率模式(RXOUT_DIV = 1)下使用时,接收器可以降低抖动容限。

建议尽可能始终使用RXOUT_DIV = 2,4,8的数据速率。

这适用于CPLL和QPLL。

7系列GTX接收器有两种不同的自适应均衡模式,称为低功耗模式(LPM)和判决反馈均衡(DFE)模式。

有关详细信息,请参阅7系列FPGA GTX / GTH收发器用户指南(UG476)

在LPM和DFE模式下,GTX接收器可支持6.6 Gb / s的12 dB丢失信道。

这假设PRBS31数据模式和TX发射幅度为850 mV Vp-p,diff,TX前期强调约2 dB,TX后光标强调约4 dB。

GTX软件使用模型更改

有关7系列GTX收发器的软件使用模型更改和要求,请参阅(Xilinx答复43339)

修订记录

09/06/2012 – 修正了小错字和更正。
01/12/2012 – 更新了不同PPM方案的RXCDR_CFG设置。
12/12/2011 – 更新了表格及RXCDRLOCK端口的注释。
11/09/2011 – 在ISE 13.3中向导的v1.5中添加了有关支持的初始ES器件组合的注释。
10/27/2011 – 添加了包含修复程序的向导/ ISE版本信息。
10/17/2011 – 更新了RXCDR_CFG以包括全速率和半速率的值。
08/25/2011 – 更新了标题,包括Virtex-7 FPGA。使用Virtex-7 FPGA的BIAS_CFG设置更新了表格。
08/16/2011 – 小修改。
07/28/2011 – 初始版本。

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