L-Tile和H-Tile收发器PHY用户指南

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ID 683621
日期 3/29/2021
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1. 概述 2. 在L-Tile/H-Tile中实现收发器PHY层 3. PLL和时钟网络 4. 复位收发器通道 5. Intel® Stratix® 10 L-Tile/H-Tile收发器PHY体系结构 6. 重配置接口和动态重配置 7. 校准 A. L-Tile/H-Tile收发器寄存器的逻辑视图
1. 概述 x
1.1. Intel® Stratix® 10器件种类中的L-Tile/H-Tile布局 1.2. Intel® Stratix® 10器件和封装种类中的L-Tile/H-Tile数量 1.3. L-Tile/H-Tile构建模块 1.4. 概述修订历史
1.1. Intel® Stratix® 10器件种类中的L-Tile/H-Tile布局 x
1.1.1. Intel® Stratix® 10 GX/SX H-Tile配置 1.1.2. Intel® Stratix® 10 TX H-Tile和E-Tile配置 1.1.3. Intel® Stratix® 10 MX H-Tile和E-Tile配置
1.3. L-Tile/H-Tile构建模块 x
1.3.1. 收发器组体系结构(Transceiver Bank Architecture) 1.3.2. 收发器通道类型 1.3.3. GX和GXT通道布局指南 1.3.4. GXT通道使用 1.3.5. PLL和时钟网络 1.3.6. Ethernet Hard IP 1.3.7. PCIe Gen1/Gen2/Gen3 Hard IP模块
1.3.2. 收发器通道类型 x
1.3.2.1. GX通道 1.3.2.2. GXT通道
1.3.5. PLL和时钟网络 x
1.3.5.1. PLLs 1.3.5.2. 输入参考时钟源 1.3.5.3. 收发器时钟网络
1.3.5.1. PLLs x
1.3.5.1.1. 收发器锁相环 1.3.5.1.2. 时钟生成模块(CGB)
1.3.5.3. 收发器时钟网络 x
1.3.5.3.1. x1时钟线 1.3.5.3.2. x6时钟线 1.3.5.3.3. x24时钟线 1.3.5.3.4. GXT时钟网络
1.3.6. Ethernet Hard IP x
1.3.6.1. 100G Ethernet MAC Hard IP 1.3.6.2. 100G配置
2. 在L-Tile/H-Tile中实现收发器PHY层 x
2.1. 收发器设计IP模块 2.2. 收发器设计流程 2.3. 配置Native PHY IP Core 2.4. 使用 Intel® Stratix® 10 L-Tile/H-Tile Transceiver Native PHY Intel® Stratix® 10 FPGA IP Core 2.5. 为收发器协议实现PHY层 2.6. 未使用的或空闲的收发器通道 2.7. 仿真Native PHY IP Core 2.8. 在L-Tile/H-Tile中实现收发器Native PHY层文档修订历史
2.2. 收发器设计流程 x
2.2.1. PLL IP Core的选择 2.2.2. 复位控制器(Reset Controller) 2.2.3. 创建重配置逻辑 2.2.4. 将Native PHY IP Core连接到PLL IP Core和Reset Controller 2.2.5. 连接数据通路(Connect Datapath) 2.2.6. 修改Native PHY IP Core SDC 2.2.7. 编译设计 2.2.8. 验证设计功能性
2.3. 配置Native PHY IP Core x
2.3.1. 协议预置 2.3.2. GXT通道 2.3.3. 常规参数和数据通道参数 2.3.4. PMA参数 2.3.5. PCS-Core接口参数 2.3.6. 模拟PMA设置参数 2.3.7. Enhanced PCS参数 2.3.8. Standard PCS参数 2.3.9. PCS Direct数据通路参数 2.3.10. 动态重配置参数 2.3.11. 生成选项参数 2.3.12. PMA，校准和复位端口 2.3.13. PCS-Core接口端口 2.3.14. 增强PCS端口 2.3.15. 标准PCS端口 2.3.16. 收发器PHY PCS-to-Core接口参考端口映射 2.3.17. IP Core文件位置
2.3.14. 增强PCS端口 x
2.3.14.1. 增强型PCS TX和RX控制端口
2.3.16. 收发器PHY PCS-to-Core接口参考端口映射 x
2.3.16.1. PCS-Core接口端口：增强型PCS 2.3.16.2. PCS-Core接口端口：Standard PCS 2.3.16.3. PCS-Core Interface Ports: PCS-Direct
2.4. 使用 Intel® Stratix® 10 L-Tile/H-Tile Transceiver Native PHY Intel® Stratix® 10 FPGA IP Core x
2.4.1. PMA功能 2.4.2. PCS功能 2.4.3. 确定性延迟使用模型 2.4.4. 调试功能
2.4.1. PMA功能 x
2.4.1.1. TX PMA使用模型 2.4.1.2. RX PMA使用模型
2.4.1.2. RX PMA使用模型 x
2.4.1.2.1. 在手动模式(Manual Mode)下使用RX 2.4.1.2.2. 在自适应模式(Adaptive Mode)下使用RX 2.4.1.2.3. 设置RX PMA Adaptation模式 2.4.1.2.4. 寄存器序列
2.4.2. PCS功能 x
2.4.2.1. 接收器字对齐(Receiver Word Alignment) 2.4.2.2. 接收器时钟补偿 2.4.2.3. 编码/解码(Encoding/Decoding) 2.4.2.4. 运行差异控制和检查 2.4.2.5. Enhanced PCS的FIFO操作 2.4.2.6. 极性反转 2.4.2.7. 数据比特滑移(Data Bitslip) 2.4.2.8. 比特反转(Bit Reversal) 2.4.2.9. 字节反转(Byte Reversal) 2.4.2.10. 双倍速率传输模式 2.4.2.11. 异步数据传输 2.4.2.12. 低延迟
2.4.2.1. 接收器字对齐(Receiver Word Alignment) x
2.4.2.1.1. 使用Standard PCS进行字对齐 2.4.2.1.2. 使用Enhanced PCS进行字对齐
2.4.2.2. 接收器时钟补偿 x
2.4.2.2.1. 使用Standard PCS进行时钟补偿 2.4.2.2.2. 使用Enhanced PCS进行时钟补偿
2.4.2.3. 编码/解码(Encoding/Decoding) x
2.4.2.3.1. 8B/10B编码器和解码器(8B/10B Encoder and Decoder) 2.4.2.3.2. GbE和使用IEEE 1588v2的GbE的8B/10B编码 2.4.2.3.3. 基于64B/66B的协议的KR-FEC功能
2.4.2.4. 运行差异控制和检查 x
2.4.2.4.1. 8B/10B TX差异控制
2.4.2.5. Enhanced PCS的FIFO操作 x
2.4.2.5.1. Enhanced PCS FIFO操作
2.4.2.6. 极性反转 x
2.4.2.6.1. TX数据极性反转 2.4.2.6.2. RX数据极性反转
2.4.2.7. 数据比特滑移(Data Bitslip) x
2.4.2.7.1. TX数据比特滑移(TX Data Bitslip) 2.4.2.7.2. RX数据比特滑移(RX Data Bitslip)
2.4.2.8. 比特反转(Bit Reversal) x
2.4.2.8.1. 发送器比特反转 2.4.2.8.2. 接收器比特反转
2.4.2.9. 字节反转(Byte Reversal) x
2.4.2.9.1. 发送器字节反转 2.4.2.9.2. 接收器字节反转
2.4.2.10. 双倍速率传输模式 x
2.4.2.10.1. 字标记比特 2.4.2.10.2. 如何实现双倍速率传输模式
2.4.2.11. 异步数据传输 x
2.4.2.11.1. FPGA架构到收发器的传输 2.4.2.11.2. 收发器到FPGA架构传输
2.4.2.12. 低延迟 x
2.4.2.12.1. 如何在Basic (Standard PCS)中使能低延迟 2.4.2.12.2. 如何在Basic (Enhanced PCS)中使能低延迟
2.4.3. 确定性延迟使用模型 x
2.4.3.1. 相位测量FIFO
2.4.3.1. 相位测量FIFO x
2.4.3.1.1. 主要使用模型(Primary Use Model) 2.4.3.1.2. FIFO延迟计算
2.4.4. 调试功能 x
2.4.4.1. 码型生成器和验证器 2.4.4.2. PRBS软核累加器 2.4.4.3. 环回(Loopback) 2.4.4.4. 片上仪器(On-die Instrumentation)
2.4.4.1. 码型生成器和验证器 x
2.4.4.1.1. 码型生成器和验证器使用模型 2.4.4.1.2. 方波码型生成器(Square Wave Pattern Generator) 2.4.4.1.3. PRBS生成器和验证器 2.4.4.1.4. PRBS控制和状态端口 2.4.4.1.5. 使能和禁用PRBS生成器和PRBS验证器
2.4.4.2. PRBS软核累加器 x
2.4.4.2.1. PRBS软累加器使用模型
2.4.4.3. 环回(Loopback) x
2.4.4.3.1. 使能和禁用环回(Loopback)
2.4.4.4. 片上仪器(On-die Instrumentation) x
2.4.4.4.1. 片上仪器概述(On-die Instrumentation Overview) 2.4.4.4.2. 如何使能ODI 2.4.4.4.3. 扫描水平眼开 2.4.4.4.4. 扫描水平和垂直相位 2.4.4.4.5. 如何禁用ODI 2.4.4.4.6. 水平相位步长映射(Horizontal Phase Step Mapping)
2.5. 为收发器协议实现PHY层 x
2.5.1. PCI Express (PIPE) 2.5.2. Interlaken 2.5.3. Ethernet 2.5.4. CPRI
2.5.1. PCI Express (PIPE) x
2.5.1.1. PIPE的收发器通道数据通路 2.5.1.2. 支持的PIPE特性 2.5.1.3. 如何连接PIPE Gen1、Gen2和Gen3模式的TX PLL 2.5.1.4. 如何在 Intel® Stratix® 10收发器中实现PCI Express (PIPE) 2.5.1.5. PIPE的Native PHY IP Core参数设置 2.5.1.6. 用于PIPE的fPLL IP Core参数设置 2.5.1.7. 用于PIPE的ATX PLL IP Core参数设置 2.5.1.8. 用于PIPE的Native PHY IP Core端口 2.5.1.9. 用于PIPE的fPLL端口 2.5.1.10. 用于PIPE的ATX PLL端口 2.5.1.11. 到TX去加重的预置映射(Preset Mappings to TX De-emphasis) 2.5.1.12. 如何对PIPE配置布局通道 2.5.1.13. Gen3的链路均衡 2.5.1.14. 时序收敛建议
2.5.1.2. 支持的PIPE特性 x
2.5.1.2.1. Gen1/Gen2特性 2.5.1.2.2. Gen3功能
2.5.1.12. 如何对PIPE配置布局通道 x
2.5.1.12.1. 绑定配置中的主通道(Master Channel in Bonded Configurations)
2.5.2. Interlaken x
2.5.2.1. Interlaken配置时钟和绑定
2.5.2.1. Interlaken配置时钟和绑定 x
2.5.2.1.1. x24时钟绑定示例 2.5.2.1.2. TX多通道绑定和RX多通道去偏斜对齐状态机
2.5.3. Ethernet x
2.5.3.1. 10GBASE-R, 10GBASE-R with IEEE 1588v2, and 10GBASE-R with KR FEC Variants 2.5.3.2. 40GBASE-R with KR FEC Variant
2.5.3.1. 10GBASE-R, 10GBASE-R with IEEE 1588v2, and 10GBASE-R with KR FEC Variants x
2.5.3.1.1. 10GBASE-R中的XGMII接口方案
2.5.4. CPRI x
2.5.4.1. CPRI线路速率修订 2.5.4.2. 用于CPRI的收发器通道数据通路和时钟 2.5.4.3. CPRI的支持特性 2.5.4.4. 确定性延迟
2.5.4.2. 用于CPRI的收发器通道数据通路和时钟 x
2.5.4.2.1. CPRI的TX PLL选择 2.5.4.2.2. 自动协商(Auto-Negotiation)
2.5.4.3. CPRI的支持特性 x
2.5.4.3.1. CPRI的手动模式下的字对齐器
2.7. 仿真Native PHY IP Core x
2.7.1. 如何指定第三方RTL仿真器 2.7.2. IP仿真的脚本编程 2.7.3. 自定义仿真流程
2.7.2. IP仿真的脚本编程 x
2.7.2.1. 组合仿真器设置脚本的生成 2.7.2.2. 用于仿真的.do文件的步骤
2.7.3. 自定义仿真流程 x
2.7.3.1. 如何使用Simulation Library Compiler 2.7.3.2. 自定义仿真脚本
3. PLL和时钟网络 x
3.1. PLL 3.2. 输入参考时钟源 3.3. 发送器时钟网络 3.4. 时钟生成模块 3.5. FPGA架构-收发器接口时钟 3.6. 双倍速率传输模式 3.7. 发送器数据通路接口时钟 3.8. 接收器数据通路接口时钟 3.9. 通道绑定 3.10. PLL级联时钟网络 3.11. 使用PLL和时钟网络 3.12. PLL和时钟网络修订历史
3.1. PLL x
3.1.1. ATX PLL 3.1.2. fPLL 3.1.3. CMU PLL
3.1.1. ATX PLL x
3.1.1.1. ATX PLL到fPLL的间距要求 3.1.1.2. 将ATX PLL用于GXT通道 3.1.1.3. ATX PLL GX & MCGB的GXT实现使用限制 3.1.1.4. 例化ATX PLL IP核 3.1.1.5. ATX PLL IP Core - 参数，设置和端口
3.1.2. fPLL x
3.1.2.1. 例化fPLL IP Core 3.1.2.2. fPLL IP Core约束 3.1.2.3. fPLL IP Core - 参数，设置和端口
3.1.3. CMU PLL x
3.1.3.1. 例化CMU PLL IP Core 3.1.3.2. CMU PLL IP Core - 参数，设置和端口
3.2. 输入参考时钟源 x
3.2.1. 专用参考时钟管脚 3.2.2. 接收器输入管脚 3.2.3. 作为一个输入参考时钟源的PLL级联 3.2.4. 参考时钟网络 3.2.5. 作为输入参考时钟的内核时钟
3.2.1. 专用参考时钟管脚 x
3.2.1.1. 参考时钟I/O标准 3.2.1.2. 专用参考时钟管脚终端 (XCVR_S10_REFCLK_TERM_TRISTATE)
3.3. 发送器时钟网络 x
3.3.1. x1时钟线 3.3.2. x6时钟线 3.3.3. x24时钟线 3.3.4. GXT时钟网络 3.3.5. HCLK网络
3.9. 通道绑定 x
3.9.1. PMA绑定 3.9.2. PMA和PCS绑定 3.9.3. 选择通道绑定方案 3.9.4. 偏斜计算
3.9.1. PMA绑定 x
3.9.1.1. x6/x24绑定
3.11. 使用PLL和时钟网络 x
3.11.1. 非绑定配置(Non-bonded Configurations) 3.11.2. 绑定配置 3.11.3. 实现PLL级联 3.11.4. 混合和匹配实例
3.11.1. 非绑定配置(Non-bonded Configurations) x
3.11.1.1. 实现单一通道x1非绑定配置 3.11.1.2. 实现多通道x1非绑定配置 3.11.1.3. 实现多通道x24非绑定配置
3.11.2. 绑定配置 x
3.11.2.1. 实现x6/x24绑定模式
4. 复位收发器通道 x
4.1. 什么时候需要复位？ 4.2. 收发器PHY复位控制器 Intel® Stratix® 10 FPGA IP实现 4.3. 如何复位？ 4.4. 使用PCS复位状态端口 4.5. 使用Transceiver PHY Reset Controller Intel® Stratix® 10 FPGA IP 4.6. 使用一个用户编码的复位控制器 4.7. 将状态或PLL锁定信号与用户编码的复位控制器合并 4.8. 复位收发器通道修订历史
4.3. 如何复位？ x
4.3.1. 所建议的复位序列 4.3.2. 受reset和power-down信号影响的收发器模块
4.3.1. 所建议的复位序列 x
4.3.1.1. 上电后复位发送器 4.3.1.2. 器件操作过程中复位发送器 4.3.1.3. 上电后复位接收器 4.3.1.4. 器件操作(自动模式)过程中复位接收器 4.3.1.5. 手动锁定模式下的时钟数据恢复 4.3.1.6. 特殊的TX PCS复位释放序列
4.3.1.5. 手动锁定模式下的时钟数据恢复 x
4.3.1.5.1. CDR手动锁定模式的控制设置 4.3.1.5.2. 在CDR手动锁定模式下复位收发器
4.3.1.6. 特殊的TX PCS复位释放序列 x
4.3.1.6.1. Interlaken/Basic模式下的TX Core FIFO 4.3.1.6.2. 使能的双倍速率传输模式 4.3.1.6.3. TX齿轮箱比率*:67
4.5. 使用Transceiver PHY Reset Controller Intel® Stratix® 10 FPGA IP x
4.5.1. 参数化Transceiver PHY Reset Controller Intel® Stratix® 10 FPGA IP 4.5.2. 收发器PHY复位控制器 Intel® Stratix® 10 FPGA IP参数 4.5.3. 收发器PHY复位控制器 Intel® Stratix® 10 FPGA IP接口 4.5.4. 收发器PHY复位控制器 Intel® Stratix® 10 FPGA IP资源使用
4.6. 使用一个用户编码的复位控制器 x
4.6.1. 用户编码的复位控制器信号
5. Intel® Stratix® 10 L-Tile/H-Tile收发器PHY体系结构 x
5.1. PMA体系结构 5.2. Enhanced PCS体系结构 5.3. Intel® Stratix® 10标准PCS体系结构 5.4. Intel® Stratix® 10 PCI Express Gen3 PCS体系结构 5.5. 对GXT通道的PCS支持 5.6. 方波生成器(Square Wave Generator) 5.7. PRBS码型生成器 5.8. PRBS码型验证器(PRBS Pattern Verifier) 5.9. 环回模式 5.10. Intel® Stratix® 10 L-Tile/H-Tile收发器PHY体系结构修订历史
5.1. PMA体系结构 x
5.1.1. 发送器PMA 5.1.2. 接收器PMA
5.1.1. 发送器PMA x
5.1.1.1. 串化器 5.1.1.2. 发送器缓冲器
5.1.1.2. 发送器缓冲器 x
5.1.1.2.1. 高速差分I/O 5.1.1.2.2. 可编程的输出差分电压 5.1.1.2.3. 可编程预加重
5.1.2. 接收器PMA x
5.1.2.1. 接收器缓冲器 5.1.2.2. 时钟数据恢复(CDR)单元 5.1.2.3. 解串器
5.1.2.1. 接收器缓冲器 x
5.1.2.1.1. 可编程的差分片上终端(OCT) 5.1.2.1.2. 信号检测器 5.1.2.1.3. 连续时间线性均衡(CTLE) 5.1.2.1.4. 可变增益放大器(VGA) 5.1.2.1.5. 自适应参数调整引擎(Adaptive Parametric Tuning (ADAPT) Engine) 5.1.2.1.6. 判定反馈均衡(DFE) 5.1.2.1.7. 片上仪器(On-Die Instrumentation)
5.1.2.2. 时钟数据恢复(CDR)单元 x
5.1.2.2.1. Lock-to-Reference模式 5.1.2.2.2. Lock-to-Data模式 5.1.2.2.3. CDR锁定模式
5.2. Enhanced PCS体系结构 x
5.2.1. 发送器数据路径 5.2.2. 接收器数据路径 5.2.3. RX KR FEC模块
5.2.1. 发送器数据路径 x
5.2.1.1. TX Core FIFO 5.2.1.2. TX PCS FIFO 5.2.1.3. Interlaken帧生成器 5.2.1.4. Interlaken CRC-32生成器 5.2.1.5. 64B/66B编码器和发送器状态机(TX SM) 5.2.1.6. 加扰器(Scrambler) 5.2.1.7. Interlaken差异生成器 5.2.1.8. TX Gearbox，TX Bitslip和极性反转 5.2.1.9. KR FEC模块
5.2.2. 接收器数据路径 x
5.2.2.1. RX Gearbox，RX Bitslip和极性反转 5.2.2.2. 模块同步器 5.2.2.3. Interlaken差异检查器(Interlaken Disparity Checker) 5.2.2.4. 解扰器(Descrambler) 5.2.2.5. Interlaken帧同步器 5.2.2.6. 64B/66B解码器和接收器状态机(RX SM) 5.2.2.7. 10GBASE-R误码率(BER)检查器 5.2.2.8. Interlaken CRC-32 Checker 5.2.2.9. RX PCS FIFO 5.2.2.10. RX Core FIFO
5.2.2.9. RX PCS FIFO x
5.2.2.9.1. 相位补偿模式(Phase Compensation Mode) 5.2.2.9.2. 寄存器模式(Register Mode)
5.2.2.10. RX Core FIFO x
5.2.2.10.1. 相位补偿模式(Phase Compensation Mode) 5.2.2.10.2. 寄存器模式(Register Mode) 5.2.2.10.3. 基本模式(Basic Mode) 5.2.2.10.4. Interlaken模式 5.2.2.10.5. 10GBASE-R模式
5.3. Intel® Stratix® 10标准PCS体系结构 x
5.3.1. 发送器数据路径 5.3.2. 接收器数据路径
5.3.1. 发送器数据路径 x
5.3.1.1. TX Core FIFO 5.3.1.2. TX PCS FIFO 5.3.1.3. 字节串化器(Byte Serializer) 5.3.1.4. 8B/10B编码器 5.3.1.5. 极性反转功能 5.3.1.6. TX比特滑移(TX Bit Slip)
5.3.1.3. 字节串化器(Byte Serializer) x
5.3.1.3.1. 绑定的字节串化器(Bonded Byte Serializer) 5.3.1.3.2. 字节串化器禁用模式 5.3.1.3.3. Byte Serializer Serialize x2模式 5.3.1.3.4. Byte Serializer Serialize x4模式
5.3.1.4. 8B/10B编码器 x
5.3.1.4.1. 8B/10B编码器控制代码编码 5.3.1.4.2. 8B/10B编码器复位条件 5.3.1.4.3. 8B/10B编码器空闲字符替换功能 5.3.1.4.4. 8B/10B编码器当前运行差异控制功能 5.3.1.4.5. 8B/10B编码器比特反转功能 5.3.1.4.6. 8B/10B编码器字节反转功能
5.3.2. 接收器数据路径 x
5.3.2.1. 字对齐器(Word Aligner) 5.3.2.2. RX极性反转功能 5.3.2.3. 速率匹配FIFO 5.3.2.4. 8B/10B解码器 5.3.2.5. PRBS验证器 5.3.2.6. 字节解串器(Byte Deserializer) 5.3.2.7. RX PCS FIFO 5.3.2.8. RX Core FIFO
5.3.2.1. 字对齐器(Word Aligner) x
5.3.2.1.1. Word Aligner Bitslip模式 5.3.2.1.2. 字对齐器手动模式(Word Aligner Manual Mode) 5.3.2.1.3. 字对齐器同步状态机模式 5.3.2.1.4. 字对齐器确定性延迟模式 5.3.2.1.5. 各种字对齐器模式的字对齐器模式长度 5.3.2.1.6. 字对齐器RX比特反转功能 5.3.2.1.7. 字对齐器RX字节反转功能
5.3.2.4. 8B/10B解码器 x
5.3.2.4.1. 8B/10B解码器控制代码编码 5.3.2.4.2. 8B/10B解码器运行差异检查器功能
5.3.2.6. 字节解串器(Byte Deserializer) x
5.3.2.6.1. 字节解串器禁用模式 5.3.2.6.2. Byte Deserializer Deserialize x2模式 5.3.2.6.3. Byte Deserializer Deserialize x4模式 5.3.2.6.4. 绑定的字节解串器(Bonded Byte Deserializer) 5.3.2.6.5. 字节排序寄存器传输级(RTL) 5.3.2.6.6. 字节串行器对RX端数据传播的影响 5.3.2.6.7. ModelSim字节排序分析
5.4. Intel® Stratix® 10 PCI Express Gen3 PCS体系结构 x
5.4.1. 发送器数据路径 5.4.2. 接收器数据路径 5.4.3. PIPE接口
5.4.1. 发送器数据路径 x
5.4.1.1. TX Core FIFO 5.4.1.2. TX PCS FIFO 5.4.1.3. 齿轮箱(Gearbox)
5.4.2. 接收器数据路径 x
5.4.2.1. 模块同步器 5.4.2.2. 速率匹配FIFO 5.4.2.3. RX PCS FIFO 5.4.2.4. RX Core FIFO
5.4.3. PIPE接口 x
5.4.3.1. 自动速度协商 5.4.3.2. 时钟数据恢复控制
6. 重配置接口和动态重配置 x
6.1. 重配置通道和PLL模块 6.2. 与重配置接口进行交互 6.3. 多个重配置设置文件(Multiple Reconfiguration Profiles) 6.4. 仲裁(arbitration) 6.5. 动态重配置的建议 6.6. 执行动态重配置的步骤 6.7. 直接重配置流程 6.8. Native PHY IP或PLL IP Core指导的重配置流程 6.9. 特殊情况的重配置流程 6.10. 更改模拟PMA设置 6.11. 端口和参数 6.12. 多个IP模块之间的动态重配置接口合并 6.13. 嵌入式调试功能 6.14. 时序收敛建议 6.15. 不支持的功能 6.16. 收发器寄存器映射 6.17. 重配置接口和动态重配置修订历史
6.2. 与重配置接口进行交互 x
6.2.1. 从重配置接口进行读取 6.2.2. 写入到重配置接口
6.3. 多个重配置设置文件(Multiple Reconfiguration Profiles) x
6.3.1. 配置文件 6.3.2. 嵌入式重配置流送器(Embedded Reconfiguration Streamer)
6.6. 执行动态重配置的步骤 x
6.6.1. 通道重配置 6.6.2. PLL重配置
6.9. 特殊情况的重配置流程 x
6.9.1. 切换发送器PLL 6.9.2. 切换参考时钟 6.9.3. 在GX和GXT通道之间进行重配置
6.9.2. 切换参考时钟 x
6.9.2.1. ATX参考时钟切换 6.9.2.2. fPLL参考时钟切换 6.9.2.3. CDR和CMU参考时钟切换
6.13. 嵌入式调试功能 x
6.13.1. Native PHY Debug Master Endpoint (NPDME) 6.13.2. 可选的重配置逻辑
6.13.2. 可选的重配置逻辑 x
6.13.2.1. 功能寄存器(Capability Registers) 6.13.2.2. 控制和状态寄存器 6.13.2.3. PRBS软核累加器
7. 校准 x
7.1. 重配置接口和使用PreSICE(精密信号完整性校准引擎)的仲裁 7.2. 校准寄存器 7.3. 上电校准 7.4. 后台校准(Background Calibration) 7.5. 用户重新校准 7.6. 校准修订历史
7.2. 校准寄存器 x
7.2.1. Avalon® Memory-Mapped Interface仲裁寄存器 7.2.2. 用户重校准使能寄存器 7.2.3. 功能寄存器(Capability Registers) 7.2.4. 速率切换标志寄存器
7.2.2. 用户重校准使能寄存器 x
7.2.2.1. 收发器通道校准寄存器 7.2.2.2. ATX PLL/fPLL/CMU PLL校准寄存器
7.5. 用户重新校准 x
7.5.1. 重新校准一个双工通道(PMA TX和PMA RX) 7.5.2. 仅在双工通道中重新校准PMA RX 7.5.3. 仅在双工通道中重新校准PMA TX 7.5.4. 在没有合并到同一物理通道的单工TX的情况下重新校准PMA单工RX 7.5.5. 在没有合并到同一物理通道的单工RX的情况下重新校准PMA单工TX 7.5.6. 仅重新校准单工TX合并的物理通道中的PMA单工RX 7.5.7. 仅重新校准单工RX合并的物理通道中的PMA单工TX 7.5.8. 重新校准fPLL 7.5.9. 重新校准ATX PLL 7.5.10. 当CMU PLL用作TX PLL时，重新校准CMU PLL
A. L-Tile/H-Tile收发器寄存器的逻辑视图 x
A.1. ATX_PLL逻辑寄存器映射 A.2. CMU_PLL逻辑寄存器映射 A.3. FPLL逻辑寄存器映射 A.4. 通道逻辑寄存器映射 A.5. L-Tile/H-Tile收发器寄存器的逻辑视图修订历史
A.1. ATX_PLL逻辑寄存器映射 x
A.1.1. ATX PLL校准 A.1.2. 可选的重配置逻辑ATX PLL-功能 A.1.3. 可选的重配置逻辑ATX PLL-控制和状态 A.1.4. 嵌入式流送器(ATX PLL) A.1.5. 更新ATX PLL小数乘法因数(K)值
A.2. CMU_PLL逻辑寄存器映射 x
A.2.1. CDR/CMU和PMA校准 A.2.2. 可选的重配置逻辑CMU PLL-功能 A.2.3. 可选的重配置逻辑CMU PLL-控制和状态 A.2.4. 嵌入式流送器(CMU PLL)
A.3. FPLL逻辑寄存器映射 x
A.3.1. fPLL校准 A.3.2. 可选的重配置逻辑fPLL-功能 A.3.3. 可选的重配置逻辑fPLL-控制和状态 A.3.4. 嵌入式流送器(fPLL)
A.4. 通道逻辑寄存器映射 x
A.4.1. 发送器PMA逻辑寄存器映射 A.4.2. 接收器PMA逻辑寄存器映射 A.4.3. 码型生成器和检查器 A.4.4. 环回(Loopback) A.4.5. 可选的重配置逻辑PHY-功能 A.4.6. 可选的重配置逻辑PHY-控制和状态 A.4.7. 嵌入式流送器(Native PHY) A.4.8. 静态极性反转 A.4.9. 复位 A.4.10. CDR/CMU和PMA校准
A.4.1. 发送器PMA逻辑寄存器映射 x
A.4.1.1. 预加重(Pre-emphasis) A.4.1.2. VOD A.4.1.3. TX补偿 A.4.1.4. 摆率(Slew Rate) A.4.1.5. TX终端
A.4.2. 接收器PMA逻辑寄存器映射 x
A.4.2.1. RX带宽选择 A.4.2.2. RX终端 A.4.2.3. 设置RX PMA Adaptation模式 A.4.2.4. 手动CTLE (Manual CTLE) A.4.2.5. 手动VGA A.4.2.6. 自适应控制 - 开始 A.4.2.7. 自适应控制 - 停止 A.4.2.8. 自适应值读出(Adapted Value Readout)
A.4.3. 码型生成器和检查器 x
A.4.3.1. 方波生成器(Square Wave Generator) A.4.3.2. PRBS生成器 A.4.3.3. PRBS验证器 A.4.3.4. PRBS Verifier需要的其他寄存器 A.4.3.5. PRBS软核累加器
1. 概述
2. 在L-Tile/H-Tile中实现收发器PHY层
3. PLL和时钟网络
4. 复位收发器通道
5. Intel® Stratix® 10 L-Tile/H-Tile收发器PHY体系结构
6. 重配置接口和动态重配置
7. 校准
A. L-Tile/H-Tile收发器寄存器的逻辑视图

2.5.1.2.2. Gen3功能

以下小节描述 Intel® Stratix® 10收发器模块对PIPE Gen3功能的支持。

PCS支持PIPE 3.0基本规范。基于PIPE 3.0的32-bit宽接口控制PHY功能，例如：电气空闲的传输，接收器检测和速度协商和控制。

自动速度协商(ASN)

PIPE Gen3模式使能Gen1 (2.5 Gbps)、Gen2 (5.0 Gbps)和Gen3 (8.0 Gbps)信号数据速率之间的ASN。该信号速率的切换是通过频率调节以及使用固定的32-bit宽基于PIPE 3.0的接口的PMA和PCS模块的配置来完成的。

PMA切换Gen1、Gen2和Gen3数据速率之间的时钟。对于non-bonded x1通道，ASN模型在该通道中促进了速度协商。对于bonded x2、x4、x8和x16通道，ASN模型选择主通道来控制速率的切换。该主通道分配速度变化请求到其它的PMA和PCS通道。

当Hard IP或者FPGA架构请求速率变更时，启动PCIe Gen3速度协商过程。ASN然后将PCS处于复位状态，动态地关闭时钟路径以脱离当前有效的状态PCS(Standard PCS或者Gen3 PCS)。如果需要切换到Gen3，或者从Gen3中进行切换，那么ASN自动选择正确的PCS时钟路径以及多路复用器中数据通路选择。ASN模块过后发送一个请求给PMA模块进入到速率切换状态，并且等待确认速率切换完成信号。当PMA完成速率切换并且发送确认到ASN模块后，ASN使能时钟路径来建立新的PCS模块，并释放PCS复位。ASN模块置位pipe_phy_status信号表明成功地完成此过程。

注： 在Native PHY IP core - PIPE配置中，您必须设置pipe_rate[1:0]来启动收发器数据速率切换序列。

速率切换

此部分概述如何在PIPE Gen1 (2.5 Gbps)、Gen2 (5.0 Gbps)和Gen3 (8.0 Gbps)模式之间自动切换速率。
在 Intel® Stratix® 10器件中，有一个与Standard PCS和Gen3 PCS通用的ASN模块，位于PMA PCS接口，用于处理所有的PIPE速度变化。当请求速率切换时，PIPE接口时钟速率被调整以匹配数据吞吐量。
PIPE Gen3 32 bit PCS时钟速率
PCIe Gen3 Capability Mode Enabled Gen1 Gen2 Gen3
通道数据速率 2.5 Gbps 5 Gbps 8 Gbps
PCS时钟频率 250 MHz 500 MHz 250 MHz
FPGA架构IP时钟频率 62.5 MHz 125 MHz 250 MHz
PIPE接口宽度 32-bit 32-bit 32-bit
pipe_rate [1:0] 2'b00 2'b01 2'b10
速率切换变化下面的模块级图显示ASN与Standard PCS和Gen3 PCS之间的高级连接。

Gen1、Gen2和Gen3之间的速度变化顺序如下所示：

  1. 在FPGA架构中实现的PHY-MAC层通过pipe_rate[1:0]请求速率变化。
  2. ASN模块等待TX FIFO刷新(flush out)数据。然后，ASN模块置位PCS复位。
  3. ASN对Standard PCS和Gen3 PCS置位时钟关闭信号以动态关闭时钟。
  4. 当速率切换到 Gen3 速度或者从 Gen3 速度切换到其他速度时，ASN 会对时钟和数据多路复用器选择信号进行置位。
  5. ASN使用pipe_sw[1:0]输出信号向PMA发送速率变化请求。
  6. ASN持续监控来自PMA的pipe_sw_done[1:0]输入信号。
  7. 在ASN接收到pipe_sw_done[1:0]信号之后，它会将时钟关闭信号置低以释放时钟。
  8. ASN将PCS复位置低。
  9. ASN向PHY-MAC接口发送速度切换完成信号。这是通过向PHY-MAC接口发送pipe_phy_status信号来完成的。
速度变化顺序

Gen3发送器电路空闲生成(Gen3 Transmitter Electrical Idle Generation)

在基于PIPE 3.0的接口中，您可以在低功耗状态期间将发送器置于电气空闲状态。在发送器进入电气空闲之前，您必须发送电气空闲有序集(Electrical Idle Ordered Set)，它由值为0x66的16个符号组成。在电气空闲期间，发送器差分和共模电压电平是基于PCIe Base Specification 3.0的 。

Gen3时钟补偿

当使用Gen3 PIPE收发器配置规则时，从Native PHY IP core使能此模式。

为了满足PCIe协议要求以及对发送和匹配设备之间高达±300 ppm的时钟频率差异进行补偿，接收器通道具有一个速率匹配FIFO。该速率匹配FIFO添加或删除四个SKP字符(32 bits)来防止FIFO变空或变满。如果速率匹配FIFO几乎已满，那么FIFO会删除四个SKP字符。如果速率匹配FIFO几乎为空，那么FIFO会在下一个SKP有序集的开头插入一个SKP字符。pipe_rx_status [2:0]信号表明FIFO已满，已空，插入和删除。
注： 关于波形，请参考Gen1 and Gen2 Clock Compensation。

Gen3功耗状态管理

为实现功耗最小化，PCIe base specification定义了PHY层器件的低功耗状态。Gen3 PCS不实现这些节能措施，除了将发送驱动器置于低功耗状态下的电路空闲。在P2低功耗状态中，收发器没有禁用PIPE模块时钟。

图 99. P1到P0的转换下图显示了从P1到P0的转换，由pipe_phy_status提供的completion。

CDR控制

CDR控制模块执行以下功能：
  • 控制PMA CDR以实现比特和符号对齐
  • 控制PMA CDR以在分配的时间内进行偏斜去除
  • 生成其他PCS模块的状态信号
PCIe基本规范要求接收器L0电源状态退出时间对于Gen1信号速率最大为4 ms，对于Gen 2信号速率最大为2 ms，而对于Gen3信号速率最大为4 ms。收发器具有一个改进的CDR控制模块以适应快速锁定时间。在进入或退出Gen3速度时，CDR需要快速锁定时间才能重新锁定对新的乘法器/分频器设置。

齿轮箱(Gearbox)

根据PIPE 3.0规范，对于在Gen3 PCS上移动的每128比特，PHY必须发送130比特的数据。 Intel使用pipe_tx_data_valid信号(每16个模块的数据)发送累积的32比特数据。

130-bit模块按如下方式在32-bit数据通路中接收：34 (32+2-bit sync header)，32，32，32。在第一个周期中，变速器将34-bit输入数据转换为32-bit数据。在接下来的三个时钟周期中，变速器将合并来自相邻周期的比特。为了使变速器正常工作，必须在数据中为每16个移位提供一个间隙，因为每个移位都包含两个额外比特，用来将初始的34比特转换为变速器中的32比特。在16个移位之后，变速器又额外发送出去了一些32比特数据。这需要输入数据流中有间隙，这通过在每16个数据模块之后驱低pipe_tx_data_valid一个周期来实现。

图 100. Gen3数据传输
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