利用FPGA調(diào)試光纖的一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

利用FPGA調(diào)試光纖接口接口：

由于與項(xiàng)目需要，前段時(shí)間調(diào)試了光纖接口，記錄一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)中采用FPGA控制光纖模塊完成光纖數(shù)據(jù)的收發(fā)，F(xiàn)PGA采用Xilinx公司的Spartan6 LX45T，由于其內(nèi)部自帶的2個(gè)GTP收發(fā)器，能作為多種高速通信協(xié)議（千兆以太網(wǎng)、PCI-E，SATA等）的橋梁，且Xilinx提供了免費(fèi)的ＩＰ核，設(shè)計(jì)比較方便。

首先，建立ISE工程，添加GTP核，（該過程可參考Xilinx提供的文檔：LogiCORE IP Spartan-6 FPGA GTP Transceiver Wizard v1.11User Guide）

選擇Spartan6 GTP收發(fā)器1.11版本，接下來進(jìn)行GTP核的設(shè)置，

Spartan6 LX45T系列FPGA內(nèi)部有2個(gè)GTP核，每個(gè)核又具有兩個(gè)獨(dú)立的通道，因此可根據(jù)自己的需要選擇，

接下來配置GTP速率以及數(shù)據(jù)協(xié)議，很多高速傳輸中都采用的是aurora-8b10b協(xié)議（https://en.wikipedia.org/wiki/8b/10b_encoding），速率以及參考時(shí)鐘都可以根據(jù)需要設(shè)置（本項(xiàng)目光纖最高速率1.25Gbps），

接下來是協(xié)議的一些配置選項(xiàng)，各個(gè)選項(xiàng)的含義可以參考RocketIO? Transceiver User Guide 和 Spartan-6 FPGA GTP Transceivers，里面有這些選項(xiàng)的詳細(xì)說明，

這里選擇數(shù)據(jù)傳輸中的逗號(hào)對(duì)齊，比較重要，主要是用于數(shù)據(jù)告訴傳輸中的數(shù)據(jù)對(duì)齊，后面幾頁的配置默認(rèn)就可以。

最后工程生成以后可以直接打開GTP核工程，編譯后便可進(jìn)行modelsim仿真，仿真結(jié)果一般都不會(huì)出現(xiàn)問題。

最后，可根據(jù)自己的需要修改源代碼，其中，比較關(guān)鍵的地方需要注意：

1、 TXCHARISK參數(shù)，該參數(shù)用于指明當(dāng)前數(shù)據(jù)是否為對(duì)齊字符（K28.5，即0xBC），當(dāng)發(fā)送對(duì)齊字符時(shí)，必須TXCHARISK=1，當(dāng)然0xBC也可以作為實(shí)際數(shù)據(jù)，只要TXCHARISK=0，就不會(huì)認(rèn)為該數(shù)據(jù)為對(duì)齊字符；

2、 數(shù)據(jù)寬度問題，在設(shè)置GTP速率及協(xié)議的時(shí)候，注意數(shù)據(jù)寬度的選擇，若選擇16bits或者32bits，則數(shù)據(jù)在接收端可能會(huì)發(fā)生錯(cuò)位現(xiàn)象，（發(fā)送0x0102，接收到為0x0201），仿真時(shí)不會(huì)出現(xiàn)問題，因?yàn)樵贔rame_check中進(jìn)行了判斷，若發(fā)生錯(cuò)位，會(huì)得到糾正，但選擇8bits則不會(huì)出現(xiàn)該問題，省去了后續(xù)的糾錯(cuò)任務(wù)；

3、 約束文件問題，打開GTP核工程后，可以看到有兩個(gè)約束文件，一個(gè)是GTP屬性，一個(gè)是頂層約束，

INST mgt1_0t1r_i/tile0_mgt1_0t1r_i/gtpa1_dual_i CLKINDC_B_0

NET “tile0_txusrclk0_i” TNM_NET = “tile0_txusrclk0_i”;

TIMESPEC “TS_tile0_txusrclk0_i” = PERIOD “tile0_txusrclk0_i” 8.0;

若設(shè)計(jì)者希望建立自己的頂層文件，并在頂層文件中例化GTP核，則需要在約束語句上加上頂層例化名稱：

INST gtp_top_i/mgt1_0t1r_i/tile0_mgt1_0t1r_i/gtpa1_dual_i CLKINDC_B_0

NET “ gtp_top_i/tile0_txusrclk0_i” TNM_NET = “tile0_txusrclk0_i”;

TIMESPEC “TS_tile0_txusrclk0_i” = PERIOD “tile0_txusrclk0_i” 8.0;

其中，具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)可參考上面提到的3個(gè)參考文檔。在硬件實(shí)現(xiàn)上，主要需要配置GTP的差分時(shí)鐘，光纖的RX、TX和GTP的RX、TX連接。