Aurora 8B/10B IP核（二）—時鐘、復位與狀態(tài)指示

寫在前面
IP是什么？簡單來講，IP就是Xilinx或者第三方開發(fā)者把自己的邏輯模塊封裝成一個黑盒子，然后拿出來給別人用。那什么又是黑盒子？黑盒子就是你看不到里面的東西，你只能看到外面的接口。也就是說IP是某類可以不了解內(nèi)部構(gòu)造，僅僅需要對對外接口操作即可以使用的某類特定功能模塊。

封裝成黑盒子的好處是顯而易見的-----你無需對復雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)了如執(zhí)掌，只要能做到如何使用即可。可能有人會說了：那這豈不是不符合我們從小學習的“知其然，知其所以然”？不好意思，你是工程師，你不是科學家。老板只關(guān)心你把東西做出來、做好，不會關(guān)心這個東西你到底懂不懂。

說了這么多的意思就是。Aurora IP核這個東西我們會用就行了，不用糾結(jié)它具體是怎么實現(xiàn)的（當然知道肯定更好，無非就是個時間性價比的問題）。那么具體到一個FPGA IP類的黑盒子，我們需要了解哪些對外接口才能把它給用起來呢？無非就是三類：

• 時鐘：對于一個系統(tǒng)，時鐘架構(gòu)是必不可少的，根據(jù)其復雜程度，時鐘數(shù)量、種類也會不同
• 復位：一個穩(wěn)健的系統(tǒng)，各類復位信號也是不可缺少的（要能把IP初始化成功）
• 指示：輔以數(shù)個指示信號，可以實現(xiàn)更好的操作、調(diào)試等交互功能

1、時鐘
時鐘看手冊好像很多，實際上真的與我們密切相關(guān)的無非就是4個。

首先我們打開IP定制界面的第一頁Core Options，可以看到3個時鐘：

• GT Refclk ：Aurora IP核是基于GT作為物理層實現(xiàn)的，所以時鐘GT Refclk就是GT的參考時鐘。GT的時鐘參考只能使用外部的差分時鐘，所以具體的值取決你板卡的硬件設計。默認125Mhz。
• INIT CLK ：初始化階段的時鐘 ，在上電初始化階段，可以使用該時鐘來驅(qū)動一些邏輯。默認值：50Mhz。
• DRP CLK ： DRP時鐘，動態(tài)重配置，一般沒用，默認值：50Mhz（通常一個內(nèi)部模塊需要進行配置，使用兩種方法：端口控制和配置參數(shù)控制。一個常見的應用就是線速率切換。這時候就需要利用DRP端口來調(diào)整部分參數(shù)的值，然后復位GTX，使GTX工作在不同的線速率下。）。

上面這三個時鐘，是IP核工作所需要的時鐘，也是我們需要提供給IP核的。此外，還有一個時鐘是IP核提供給我們的：user_clk。這個時鐘，是IP核根據(jù)設置的線速率及Lane的位寬計算出來的用戶時鐘，用戶需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須是該時鐘域下的數(shù)據(jù)，否則會存在亞穩(wěn)態(tài)風險。關(guān)于user_clk值的計算我們在下一章節(jié)再討論。

基本就能總結(jié)了：1、GT Refclk的值根據(jù)對應硬件設計的來；INIT CLK 和DRP CLK可以用PLL或者MMCM生成；3、user_clk是用戶時鐘域，我們的數(shù)據(jù)收發(fā)接口應該工作在此時鐘域下。

2、復位
復位信號一定要好好了解，不然你的IP為什么起不來你都不知道咋回事！

復位信號用于將Aurora 8B/10B核心設置為一個已知的啟動狀態(tài)。在復位時，IP核停止任何當前操作并重新初始化一個新通道。在雙工模塊上，復位信號復位通道的TX和RX兩側(cè)。

復位案例1：雙工模式下的reset復位

復位信號reset需要至少維持6個時鐘周期，然后3個周期后，channel_up信號被拉低，表示傳輸通道建立失效

復位案例2：雙工模式下的gt_reset復位

復位信號gt_reset需要至少維持6個時鐘周期，然后一段時間后，user_clk也會失效（這是因為user_clk的時鐘來源是GT，gt_reset復位會從最底層的物理層復位），隨后channel_up信號被拉低，表示傳輸通道建立失效

單工模式的復位步驟就不講了，請參考手冊。

雙工模式下的上電時序

雙工模式下，給FPGA上電時，gt_reset和reset信號都必須保持為高電平，與此同時GT的參考時鐘gt_clk和初始化時鐘init_clk都必須保持穩(wěn)定。

雙工模式下的正常操作復位時序

1. 在gt_reset斷言之前,reset信號必須穩(wěn)定保持128個user_clk時鐘周期的斷言
2. gt_reset斷言保持一段時間(圖中所示為1s)
3. 在gt_reset取消斷言一段時間后，reset取消斷言

3、狀態(tài)指示
Aurora IP還提供了一系列的指示接口出來，方便我們進行調(diào)試：

• loopback：回環(huán)模式，實際使用一般接到0
• power down：高電平有效。當其為高時，GT會進入非工作、低功耗的模式（類似睡眠模式）。我們使用的時候一般直接拉低。
• lane_up：當對應的Lane初始化完成后，會斷言對應的lane_up
• channel_up：當Auroa 8b/10b 初始化完成后，并且當前已經(jīng)可以進行數(shù)據(jù)的傳輸時，會斷言該信號
• hard_err：錯誤表征應信號，主要是硬件類錯誤
• soft_err：錯誤表征應信號，主要是軟件類錯誤
• frame_err：錯誤表征應信號，主要是幀類錯誤

4、其他
其他
除了上述部分外，還有一些不太常用的功能（自己看手冊吧）：

• 流控：Flow Control（Native Flow Control、User Flow Control）
• 加擾/解擾：Scrambler/Descrambler
• 循環(huán)冗余校驗：Cyclic Redundancy Check，CRC

預告
下一節(jié)我們再來一起學習下Aurora IP核的example design（兩種接口一起）。

參考
Aurora 8B/10B Protocol Specification
Aurora 8B/10B v11.1 LogiCORE IP Product Guide

審核編輯：符乾江