JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

JESD204B接口调试记录

 简介

近期在项目中需要用到JESD204B接口,而我之前从来没有用过这个接口,所以花了很多时间去搜集资料、查看资料、编写代码、仿真验证、上板调试等等。目前还没有搞完,一边调试一边在这里做个记录,也希望能帮助到后来的人吧!分成如下几个部分:

  1. 项目情况简介;
  2. 一些有用的资料;
  3. 过程中遇到的一些问题;
  4. 其它。

图片[1]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

项目的情况就是上面这张图了:

  1.  采样率2.4Gsps,分辨率14bit,选用了AD9689;
  2. JESD204B使用子类1,相关参数如下:
    序号 项目 代号 参数 说明
    1 ADC与FPGA连接的SERDES通道数 L 8 用了8条lane
    2 ADC转换器个数 M 1 只用了单通道
    3 ADC每帧包含8位字节数 F 2 每帧包含16bit
    4 ADC每个多帧包含的连续帧数 K 32 每个多帧包含32帧
    5 ADC采样位数 N 14 项目要求分辨率为14bit
    6 JESD204B字大小(4个半字节) N` 16 扩展到16bit
    7 ADC每帧包含样本数 S 1 一般都是1
  3. 使用LMK04828产生AD9689和FPGA的device时钟和sysref信号。

一些重要参数计算如下:

图片[2]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

 

 

LMK04828

  1. 芯片手册相关资料,在TI官网下载:LMK04828 数据表、产品信息和支持 | 德州仪器 TI.com.cn
  2. 除了手册,还需要下载和使用TICSPRO-SW,产生所需要的时钟芯片配置参数:TICSPRO-SW 应用软件和框架 | TI.com.cn
  3. 网络上找到的一些有用的文章:

AD9689

  1. 芯片手册相关资料,在ADI官网下载:AD9689 | 标准高速模数转换器 | 亚德诺(ADI)半导体 (analog.com)
  2. 除了手册,在ADI官网还能找到一些有用的资料:比如配套的开发板资料,里面有参考代码;再比如一些工程师写的文档,还有它的技术论坛

JESD204B 协议及Xilinx JESD204B IP

  1. Xilinx IP相关资料,在Xilinx官网下载:pg066-jesd204,pg198-jesd204-phy
  2. 在Xilinx FPGA上快速实现 JESD204B_yundanfengqing_nuc的博客-CSDN博客
  3. JESD204接口调试总结——目录_十年老鸟的博客-CSDN博客
  4. JESD204B接口和Xilinx IP核学习笔记_fractial的博客-CSDN博客_jesd204b xilinx
  5. JESD204B 使用说明_朝阳群众&热心市民的博客-CSDN博客_jesd204b sysref
  6. FPGA之JESD204B接口——总体概要 首片_Jason噗噗的博客-CSDN博客_jesd204b接口
  7. JESD204B协议基础知识_weiweiliulu的博客-CSDN博客_jesd204b
  8. JESD 204B调试手册_中文_TI.pdf-原创力文档 (book118.com)
  9. JESD204B 系统复位与同步选项_Brad.Ji的博客-CSDN博客
  10. Xilinx_JESD204B_AXI配置 – 代码天地 (codetd.com)
  11. 基于JESD204 IP核的设计实现方法 | 电子创新网赛灵思社区 (eetrend.com)
  12. JESD204b实战操作笔记 | 电子创新网赛灵思社区 (eetrend.com)

 

目录

一、介绍下项目历史情况

 二、为什么要用fs×4模式?

三、为什么要将采样率改成2.5Gsps?

四、时钟芯片参数如何设置?

五、AD芯片参数如何设置?

六、FPGA工程里JESD204 IP如何设置?

七、传输层如何解包?

八、测试中遇到的问题


一、介绍下项目历史情况

   先说下我们的硬件配置:

  • 时钟芯片:LMK04828
  • ADC芯片:AD9689
  • FPGA芯片:XC7K410T-FFG900-2

图片[3]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

 如上图所示,使用JESD204B的子类1接口模式。原来的需求是单通道14bit,采样率为2.4Gsps。相关参数设置如下:

序号

项目

代号

参数

说明

1

ADC与FPGA连接的SERDES通道数

L

8

用了8条lane

2

ADC转换器个数

M

1

只用了单通道

3

ADC每帧包含8位字节数

F

2

每帧包含16bit

4

ADC每个多帧包含的连续帧数

K

32

每个多帧包含32帧

5

ADC采样位数

N

14

项目要求分辨率为14bit

6

JESD204B字大小(4个半字节)

N`

16

扩展到16bit

图片[4]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug


 二、为什么要用fs×4模式?

在原来需求的基础上,要将单通道改成双通道。那么线速率就会变为原来的2倍,也就是12Gbps。但是我们这款FPGA芯片最高只支持10.3Gbps,如下图PG066中所述,那从单通道直接改为双通道就不行了。

图片[5]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

不过AD9689提供了fs×4模式,芯片手册中有如下描述:fS × 4 mode adds a separate packing mode to a JESD204B transmitter/receiver to set the serial lane rate at four times the sample rate (fS).

如果采样率还是2.4Gsps,那么线速率就是2.4G*4=9.6Gbps<10.3 Gbps,FPGA应该能支持了。不过有一点需要注意:fs×4模式只支持12bit,而原来是14bit,ADC的分辨率降低了


三、为什么要将采样率改成2.5Gsps?

虽然9.6Gbps的线速率确实没有超过最大线速率的要求,但是很不幸,这款FPGA芯片实在是太“傲娇”了,还是不支持,如下图所示:

图片[6]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

查看DS182,要找很久,才能找到如下描述:

图片[7]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

其实,JESD204 IP的底层调用的还是transceiver,所以我们可以直接打开transceiver IP,如下图所示。这里的提示就很清楚了,只支持0.5-8.0和9.8-10.3125之间的线速率。

图片[8]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

既然9.6Gbps还是不支持,就近的选择就是10Gbps了,那么对应的采样率就是2.5Gsps。


四、时钟芯片参数如何设置?

时钟芯片选择clkin0输入,两级PLL结构。VCO0是2500M,DCLKOUT0是250M,SYSREF分频比320频率7.8125MHz。

图片[9]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

图片[10]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug


五、AD芯片参数如何设置?

AD9689配置较为简单,主要是要将0x570配置为0xFE,即使能fs×4模式;

LMF这几个参数按要求进行配置,不配置也可以,因为使能fs×4模式之后会自动配置这些参数。

图片[11]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

另外,手册上存在一些描述性错误,如下图所示,按以下配置即可0x58B=0x87, 0x58F=0x0F。

图片[12]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug


六、FPGA工程里JESD204 IP如何设置?

Vivado里JESD204B IP的配置选项比较少,很简单。

图片[13]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

图片[14]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

图片[15]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

图片[16]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug


七、传输层如何解包?

这部分比较麻烦,记录几个要点:

  • 每64bit发送5个采样点,每个采样点12bit,最后4bit补0;
  • ADC0使用Lane0-3,ADC1使用Lane4-7;
  • 原来256bit解析出16个采样点,现在需要解析出20个采样点;
  • 解析格式如下,这里只列出了ADC0的解析数据格式:

adc0_data 0_0

7

6

5

4

3

2

1

0

15

14

13

12

adc0_data 0_1

23

22

21

20

19

18

17

16

31

30

29

28

adc0_data 1_0

11

10

9

8

39

38

37

36

35

34

33

32

adc0_data 1_1

27

26

25

24

55

54

53

52

51

50

49

48

adc0_data 2_0

47

46

45

44

43

42

41

40

71

70

69

68

adc0_data 2_1

63

62

61

60

59

58

57

56

87

86

85

84

adc0_data 3_0

67

66

65

64

79

78

77

76

75

74

73

72

adc0_data 3_1

83

82

81

80

95

94

93

92

91

90

89

88

adc0_data 4_0

103

102

101

100

99

98

97

96

111

110

109

108

adc0_data 4_1

119

118

117

116

115

114

113

112

127

126

125

124

  • ADC1的解析数据格式只要在ADC0的解析数据格式里加上128bit即可,可以在excel表格里操作好,然后再复制粘贴到Verilog代码里:

图片[17]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

测试结果如下图所示:

图片[18]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

图片[19]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug


八、测试中遇到的问题

用JTAG抓取波形,查看sync信号会间隔性地被拉低,如下图:

图片[20]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题社区-FPGA CPLD-ChipDebug

  • 读取AD9689芯片的0x56F寄存器,显示PLL已锁定;
  • 将FPGA芯片改为-3等级,然后直接将单通道改为双通道跑12Gbps,测试发现可以正常工作,说明硬件能够支持跑10Gbps;
  • 再次检查参数配置,确认没有问题;
  • 给JESD204的复位增加VIO控制,复位后发现可以正常工作,说明在AD芯片配置完成后,还需要给FPGA JESD204复位一次;

在时钟芯片和ADC芯片配置完成后,需要将JESD204 IP再次复位,以保证建链成功!

 

请登录后发表评论

    没有回复内容