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Xilinx GTH高速收发器顺藤摸瓜篇(十)

时间:2025-01-05 15:32:26浏览次数:7  
标签:GTH RX LPM 模式 DFE 收发器 Xilinx 2.3

目录

1 内容简介

2 Receiver

2.1 RX概述

2.2 RX模拟前端

2.2.1 功能描述

2.2.2 端口和属性

2.2.3 GTH使用模型-RX终端

2.3 RX带外信号

2.3.1 功能描述

2.3.2 端口和属性

2.3.3 GTH使用模型

2.3.4 OOB 和电气空闲使用模式

2.4 RX均衡器

2.4.1 功能描述

2.4.2 端口和属性

2.4.3 GTH使用模式

2.4.4 GTH 收发器:运行时在 LPM 和 DFE 模式之间切换      

3 结束语


1 内容简介

        本章主要介绍GTH IP核接收端(Receiver)的功能部分,接收端涉及的内容比较多,会分为多个章节进行描述讲解,本章主要为RX的功能概述(RX Overview),RX模拟前端(RX Analog Front End),RX带外信号(RX Out-of-Band Signaling)和RX均衡器(RX Equalizer (DFE and LPM)),希望通过本章节可以和大家一起了解RX的脉络。

Receiver 目录描述
1.RX OverviewRX接收端的概述
2.RX Analog Front EndRX模拟前端
3.RX Out-of-Band SignalingRX带外信号
4.RX Equalizer (DFE and LPM)RX均衡器

        本章节涉及的功能块:

2 Receiver

2.1 RX概述

        本节介绍如何配置和使用接收器 (RX) 内的每个功能块。每个 GTH 收发器都包含一个独立的接收器,由 PCS 和 PMA 组成。如图2.1显示了 GTH 收发器 RX 的功能块。高速串行数据从电路板上的走线流入 GTH 收发器 RX 的 PMA,再流入 PCS,最后流入互连逻辑。

图2.1

2.2 RX模拟前端

2.2.1 功能描述

        RX 模拟前端 (AFE) 是一个高速电流模式输入差分缓冲器(见图2.2)。它具有以下特点:

        (1)可配置 RX 终端电压

        (2)校准终端电阻

图2.2

2.2.2 端口和属性

2.2.3 GTH使用模型-RX终端

2.3 RX带外信号

2.3.1 功能描述

        GTH 接收器支持解码串行 ATA (SATA) 和串行连接 SCSI (SAS) 规范中描述的带外 (OOB) 序列,并支持 PCI Express 规范中描述的信标。GTH 接收器对 SATA/SAS OOB 信号的支持,包括解码 OOB 信号状态所需的模拟电路和解码 SATA/SAS COM 序列的 OOB 信号突发的状态机。
        GTH 接收器还支持符合 PCI Express 标准的信标,方法是使用 PCI Express 的 PHY 接口 (PIPE) 规范中定义的接口信号。互连逻辑解码信标序列。

2.3.2 端口和属性

2.3.3 GTH使用模型

        OOB 时钟电路结构如图2.3所示,控制 sysclk 源的端口为 RXSYSCLKSEL,将该端口设置为 2'b00 则选择来自通道 PLL(CPLL) 的参考时钟,将该端口设置为 2'b10 或 2'b11 则选择来自其中一个公共 PLL(QPLL) 的参考时钟。

图2.3

        

2.3.4 OOB 和电气空闲使用模式

        对于以 2.5 Gb/s 或以下线速运行的 OOB,请参见如下的流程图来确定 OOB 时钟的频率 f。

        必须满足以下公式的要求才能使 OOB 正常工作。

        以 > 2.5 Gb/s 的线路速率运行的 OOB 是一项高级功能。如下表描述了某些协议(如 PCIe)以更高的线路速率运行的情况。

   

2.4 RX均衡器

2.4.1 功能描述

        串行链路误码率 (BER) 性能取决于发射器、传输介质和接收器。传输介质或信道带宽有限,通过它的信号会受到衰减和失真的影响。
        GTH 接收器有两种类型的自适应滤波,具体取决于系统级功率和性能之间的权衡。GTH 接收器针对低信道损耗的功率进行了优化,具有一种称为低功耗模式 (LPM) 的节能自适应模式,请参见图2.4。对于均衡损耗较大的信道,可以使用 DFE 模式,请参见图2.5。

        与使用线性均衡器相比,DFE 可以更精确地调整滤波器参数,从而更好地补偿传输通道损耗。但是,DFE 无法消除传输位的pre-cursor;它只能补偿post-cursor。线性均衡器允许pre-cursor和post-cursor增益。GTH RX DFE 模式是一种离散时间自适应高通滤波器。DFE 的 TAP 值是此滤波器的系数,由自适应算法设置。

图2.4

图2.5

2.4.2 端口和属性

        注:端口和属性过多,该部分不再展示,具体可参考UG576 目录Receiver - RX Equalizer (DFE and LPM) - Ports and Attributes的描述

2.4.3 GTH使用模式

        在 LPM 和 DFE 模式之间进行选择,如下为两者的对比:

模式LPMDFE
适用场景短距离和低反射信道应用中长距离和高反射通道应用
适用信道损耗<= 14dB>= 8dB
适用数据格式非随机数据随机数据
优势不需要数据加扰即可进行正常自适应均衡通道而不会放大噪声和串扰
建议不要使用任何TX加重

(1)串扰和反射严重时推荐使用

(2)8B/10B应用或者不使用数据扰码,不利于DFE自适应

        (1)LPM使用模式:

        对于奈奎斯特频率下信道损耗为 14 dB 或更低(<=14dB)的短距离和低反射信道应用,建议使用 LPM 模式。对于使用非随机数据模式的应用,LPM 是首选。在 LPM 模式下,AGC 是固定的。通常,对于低损耗信道(奈奎斯特频率下小于 14 dB),建议不要使用任何 TX加重,让 RX 自适应处理链路的所有均衡。
        LPM 模式不需要数据加扰即可进行适当的自适应。对于 LPM 模式下的 8B/10B 应用,在自适应期间可以使用带或不带加扰的重复模式(空闲模式)。

        (2)DFE使用模式:

        DFE 模式适用于高反射通道以及中长距离应用,在奈奎斯特频率下通道损耗高达 8 dB 及以上。DFE 模式的优势在于可以均衡通道而不会放大噪声和串扰。因此,当串扰是一个关键点或在单比特响应分析中识别出反射时,它是最佳选择。在某些需要使用 DFE 的低损耗应用中,AGC 是固定的。使用默认向导设置。

        在 8B/10B 应用中或不使用数据扰码的情况下,必须仔细考虑 DFE 模式。为了正确适应数据,DFE 模式中的自动适应要求输入数据是随机的。例如,在 XAUI 应用中,用户有效载荷数据是非扰码的,并且是 8B/10B 编码的。虽然用户有效载荷通常是随机的,但数据的频率内容本质上受编码限制,协议中没有定义任何内容来防止出现重复模式。这些重复模式可能导致自适应算法偏离理想的均衡设置。具有与 PRBS7(或更高多项式)相似特征的模式足够随机,以便自适应能够正确选择正确的均衡设置。

2.4.4 GTH 收发器:运行时在 LPM 和 DFE 模式之间切换      

        在多速率应用中,可能需要在 LPM 和 DFE 之间切换。请按照以下步骤在 LPM 和 DFE 模式之间切换:

        1. 要从 DFE 切换到 LPM 模式,请设置 RXLPMEN = 1。
        2. 多个属性会随着数据速率和插入损耗而变化。因此,建议为相同的数据速率生成 DFE 和 LPM 包装器并比较所有属性的差异,然后在两种模式之间切换时写入相应的值。
        3. 通过脉冲 RXPMARESET 重置接收器的 PMA。
        有关 RXPMARESET 的更多信息,请参阅 RX 初始化和重置。

3 结束语

        本章主要介绍了接收端(Receiver)的一些基本结构,下一期预计会在下周天更新,更新内容为GT的RX时钟恢复(RX CDR),RX结构时钟输出控制(RX Fabric Clock Output Control)和RX边界分析(RX Margin Analysis)。

        大家如果发现有问题的地方欢迎批评指证,畅所欲言地交流。如果觉得本期内容对您有用,希望获得您的点赞,收藏和关注,感谢各位。        

标签:GTH,RX,LPM,模式,DFE,收发器,Xilinx,2.3
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