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：
- 项目情况简介；
- 一些有用的资料；
- 过程中遇到的一些问题；
- 其它。
![图片[1]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/31673702321.png)
项目的情况就是上面这张图了：
- 采样率2.4Gsps，分辨率14bit，选用了AD9689；
- 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 - 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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/01673702324.png)
LMK04828
- 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
- 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
- 网络上找到的一些有用的文章：
- JESD204B高速AD开发（一）基于FPGA的LMK04821时钟芯片设计_阿Q不再画圆~的博客-CSDN博客_基于fpga的芯片设计
- JESD204B高速AD开发（二）LMK04821时钟芯片配置代码详解_阿Q不再画圆~的博客-CSDN博客_lmk04821
- LMK04828 SPI时序控制_FPGA Learner的博客-CSDN博客_lmk04828
- 使用 TICS Pro 配置时钟芯片_Riwuarua的博客-CSDN博客_tics pro
- lmk04821_朝阳群众&热心市民的博客-CSDN博客_lmk04821
- https://blog.csdn.net/u014586651/article/details/126876503?spm=1001.2014.3001.5506
AD9689
- 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)
- 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
- Xilinx IP相关资料，在Xilinx官网下载：pg066-jesd204，pg198-jesd204-phy
- 在Xilinx FPGA上快速实现 JESD204B_yundanfengqing_nuc的博客-CSDN博客
- JESD204接口调试总结——目录_十年老鸟的博客-CSDN博客
- JESD204B接口和Xilinx IP核学习笔记_fractial的博客-CSDN博客_jesd204b xilinx
- JESD204B 使用说明_朝阳群众&热心市民的博客-CSDN博客_jesd204b sysref
- FPGA之JESD204B接口——总体概要 首片_Jason噗噗的博客-CSDN博客_jesd204b接口
- JESD204B协议基础知识_weiweiliulu的博客-CSDN博客_jesd204b
- JESD 204B调试手册_中文_TI.pdf-原创力文档 (book118.com)
- JESD204B 系统复位与同步选项_Brad.Ji的博客-CSDN博客
- Xilinx_JESD204B_AXI配置 – 代码天地 (codetd.com)
- 基于JESD204 IP核的设计实现方法 | 电子创新网赛灵思社区 (eetrend.com)
- 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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/51673701615.png)
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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/11673701618.png)
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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/101673701620.png)
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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/71673701621.png)
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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/51673701627.png)
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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/81673701635.png)
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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/01673701637.png)
![图片[10]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/11673701639.png)
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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/31673701640.png)
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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/101673701642.png)
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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/81673701643.png)
![图片[14]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/71673701644.png)
![图片[15]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/81673701646.png)
![图片[16]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/21673701647.png)
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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/71673701648.png)
测试结果如下图所示：
![图片[18]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/61673701649.png)
![图片[19]-JESD204B接口调试记录-FPGA常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/71673701651.png)
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常见问题论坛-FPGA CPLD-ChipDebug](http://chipdebug.com/wp-content/uploads/2023/01/21673701654.png)
- 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！
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