Intel® Agilex™通用I/O和LVDS SERDES用户指南

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ID 683780
日期 12/16/2019
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1. Intel® Agilex™ 通用I/O和LVDS SERDES概述 2. Intel® Agilex™ I/O特性和使用 3. Intel® Agilex™ I/O匹配 4. Intel® Agilex™ 高速SERDES I/O体系结构 5. I/O和LVDS SERDES设计指南 6. Intel® Agilex™ 通用I/O和LVDS SERDES用户指南的相关文档 7. Intel Agilex通用I/O和LVDS SERDES用户指南存档 8. Intel® Agilex™ 通用I/O和LVDS SERDES用户指南的文档修订历史
1. Intel® Agilex™ 通用I/O和LVDS SERDES概述 x
1.1. Intel® Agilex™ I/O和差分I/O缓存 1.2. 封装选择和I/O纵向移植支持 1.3. I/O Bank
1.3. I/O Bank x
1.3.1. Intel® Agilex™ 器件中的I/O缓冲器和寄存器
2. Intel® Agilex™ I/O特性和使用 x
2.1. GPIO特性 2.2. Intel® Agilex™ 器件中的可编程I/O Element (IOE)特性 2.3. I/O实现指南
2.1. GPIO特性 x
2.1.1. 所支持的I/O标准 2.1.2. Intel® Agilex™ I/O缓冲器行为
2.2. Intel® Agilex™ 器件中的可编程I/O Element (IOE)特性 x
2.2.1. 可编程的输出摆率控制 2.2.2. 可编程IOE延时 2.2.3. 可编程开漏输出(Programmable Open-Drain Output) 2.2.4. 可编程总线保持(Programmable Bus-Hold) 2.2.5. 可编程上拉电阻 2.2.6. 可编程预加重 2.2.7. 可编程去加重 2.2.8. 可编程差分输出电压
2.3. I/O实现指南 x
2.3.1. 在 Intel® Quartus® Prime软件中配置I/O Assignment 2.3.2. 使用GPIO Intel FPGA IP进行I/O实现
2.3.1. 在 Intel® Quartus® Prime软件中配置I/O Assignment x
2.3.1.1. 使用Assignment Editor配置I/O Assignment 2.3.1.2. 使用Pin Planner配置I/O标准
2.3.2. 使用GPIO Intel FPGA IP进行I/O实现 x
2.3.2.1. 发布信息 2.3.2.2. GPIO Intel FPGA IP快速入门指南 2.3.2.3. GPIO Intel® FPGA IP体系结构 2.3.2.4. 验证资源利用率和设计性能 2.3.2.5. GPIO Intel® FPGA IP时序 2.3.2.6. GPIO Intel® FPGA IP设计实例
2.3.2.2. GPIO Intel FPGA IP快速入门指南 x
2.3.2.2.1. 生成GPIO Intel FPGA IP ( Intel® Quartus® Prime Pro Edition) 2.3.2.2.2. Intel® FPGA IP参数设置 2.3.2.2.3. IP核生成输出（ Intel® Quartus® Prime Pro Edition） 2.3.2.2.4. GPIO Intel® FPGA IP接口信号
2.3.2.3. GPIO Intel® FPGA IP体系结构 x
2.3.2.3.1. GPIO Intel® FPGA IP数据通路 2.3.2.3.2. 寄存器封装(Register Packing)
2.3.2.5. GPIO Intel® FPGA IP时序 x
2.3.2.5.1. 时序组件 2.3.2.5.2. 延迟单元 2.3.2.5.3. 全速率或半速率DDIO输出寄存器 2.3.2.5.4. 时序分析 2.3.2.5.5. 时序收敛指南
2.3.2.6. GPIO Intel® FPGA IP设计实例 x
2.3.2.6.1. GPIO Intel FPGA IP Synthesizable Intel® Quartus® Prime设计实例 2.3.2.6.2. GPIO Intel FPGA IP仿真设计实例
3. Intel® Agilex™ I/O匹配 x
3.1. Intel® Agilex™ 器件中的单端I/O匹配 3.2. 真差分信号I/O匹配(True Differential Signaling I/O Termination)
3.1. Intel® Agilex™ 器件中的单端I/O匹配 x
3.1.1. 单端I/O标准OCT匹配 3.1.2. OCT校准模块 3.1.3. 单端I/O标准外部匹配 3.1.4. 单端I/O匹配实现指南
3.1.1. 单端I/O标准OCT匹配 x
3.1.1.1. RS OCT 3.1.1.2. RT OCT 3.1.1.3. 动态OCT
3.1.4. 单端I/O匹配实现指南 x
3.1.4.1. 使用Assignment Editor配置OCT 3.1.4.2. 使用OCT Intel FPGA IP实现/O匹配
3.1.4.2. 使用OCT Intel FPGA IP实现/O匹配 x
3.1.4.2.1. 发布信息 3.1.4.2.2. OCT Intel® FPGA IP快速入门指南
3.2. 真差分信号I/O匹配(True Differential Signaling I/O Termination) x
3.2.1. 外部I/O匹配 3.2.2. 真差分信号I/O标准OCT匹配(True Differential Signaling I/O Standard OCT Termination)
3.2.2. 真差分信号I/O标准OCT匹配(True Differential Signaling I/O Standard OCT Termination) x
3.2.2.1. 使用Assignment Editor配置差分输入RD OCT 3.2.2.2. 差分输入RD OCT限制和指南
4. Intel® Agilex™ 高速SERDES I/O体系结构 x
4.1. Intel® Agilex™ 高速SERDES I/O概述 4.2. 使用LVDS SERDES Intel FPGA IP实现高速LVDS I/O 4.3. Intel® Agilex™ LVDS SERDES发送器 4.4. Intel® Agilex™ LVDS SERDES接收器 4.5. LVDS SERDES IP初始化和复位 4.6. External PLL模式的 Intel® Agilex™ LVDS接口 4.7. Intel® Agilex™ LVDS SERDES源同步时序预算 4.8. LVDS SERDES IP时序 4.9. LVDS SERDES IP设计实例
4.1. Intel® Agilex™ 高速SERDES I/O概述 x
4.1.1. 高速SERDES体系结构 4.1.2. Intel® Agilex™ GPIO Bank、SERDES和DPA位置
4.2. 使用LVDS SERDES Intel FPGA IP实现高速LVDS I/O x
4.2.1. 发布信息 4.2.2. LVDS SERDES Intel FPGA IP快速入门指南
4.2.2. LVDS SERDES Intel FPGA IP快速入门指南 x
4.2.2.1. 生成LVDS SERDES Intel FPGA IP ( Intel® Quartus® Prime Pro Edition) 4.2.2.2. LVDS SERDES Intel® FPGA IP参数设置 4.2.2.3. IP生成输出( Intel® Quartus® Prime Pro Edition) 4.2.2.4. LVDS SERDES IP信号
4.2.2.2. LVDS SERDES Intel® FPGA IP参数设置 x
4.2.2.2.1. LVDS SERDES IP常规设置(General Settings) 4.2.2.2.2. LVDS SERDES IP PLL Settings 4.2.2.2.3. LVDS SERDES IP接收器设置 4.2.2.2.4. LVDS SERDES IP发送器设置 4.2.2.2.5. LVDS SERDES IP时钟资源概要
4.3. Intel® Agilex™ LVDS SERDES发送器 x
4.3.1. LVDS SERDES发送器模块 4.3.2. DDR和SDR操作的串化器旁路(Serializer Bypass for DDR and SDR Operations) 4.3.3. 串化器(Serializer) 4.3.4. 差分I/O比特位置 4.3.5. 时钟差分发送器
4.3.5. 时钟差分发送器 x
4.3.5.1. 设置发送器输出时钟参数
4.4. Intel® Agilex™ LVDS SERDES接收器 x
4.4.1. LVDS SERDES接收器模块 4.4.2. 对LVDS SERDES接收器提供时钟 4.4.3. LVDS SERDES接收器模式
4.4.1. LVDS SERDES接收器模块 x
4.4.1.1. Intel® Agilex™ 器件的接收器模块
4.4.1.1. Intel® Agilex™ 器件的接收器模块 x
4.4.1.1.1. DPA模块 4.4.1.1.2. 同步器(DPA FIFO) 4.4.1.1.3. 数据重对齐模块(Bit Slip) 4.4.1.1.4. 解串器
4.4.2. 对LVDS SERDES接收器提供时钟 x
4.4.2.1. 接收器输入时钟参数设置
4.4.3. LVDS SERDES接收器模式 x
4.4.3.1. Non-DPA模式 4.4.3.2. DPA模式 4.4.3.3. Soft-CDR模式
4.5. LVDS SERDES IP初始化和复位 x
4.5.1. 在Non-DPA模式下初始化LVDS SERDES IP 4.5.2. 在DPA模式下初始化LVDS SERDES IP 4.5.3. 复位DPA 4.5.4. 字边界对齐
4.5.4. 字边界对齐 x
4.5.4.1. 对齐字边界
4.6. External PLL模式的 Intel® Agilex™ LVDS接口 x
4.6.1. 与LVDS SERDES IP连接的IOPLL IP信号接口 4.6.2. External PLL模式的IOPLL参数值 4.6.3. External PLL模式下IOPLL IP与LVDS SERDES IP之间的连接
4.7. Intel® Agilex™ LVDS SERDES源同步时序预算 x
4.7.1. 发送器通道至通道偏移 4.7.2. 接收器偏移裕量(Receiver Skew Margin)
4.8. LVDS SERDES IP时序 x
4.8.1. I/O时序分析 4.8.2. FPGA时序分析 4.8.3. External PLL模式的时序分析
4.8.1. I/O时序分析 x
4.8.1.1. 获取RSKM报告 4.8.1.2. 获取TCCS报告
4.9. LVDS SERDES IP设计实例 x
4.9.1. LVDS SERDES IP可综合的 Intel® Quartus® Prime设计实例 4.9.2. LVDS SERDES IP仿真设计实例 4.9.3. 结合的LVDS SERDES IP发送器和接收器设计实例 4.9.4. LVDS SERDES IP动态相移设计实例
5. I/O和LVDS SERDES设计指南 x
5.1. Intel® Agilex™ I/O设计指南 5.2. Intel® Agilex™ LVDS SERDES设计指南
5.1. Intel® Agilex™ I/O设计指南 x
5.1.1. VREF源和VREF管脚 5.1.2. 基于VCCIO_PIO电压的I/O标准实现 5.1.3. OCT校准模块要求 5.1.4. 布局要求 5.1.5. 同步切换噪声(SSN) 5.1.6. 特殊管脚要求 5.1.7. 外部存储器接口管脚布局要求 5.1.8. HPS共享I/O要求 5.1.9. 时钟要求 5.1.10. SDM共享I/O要求 5.1.11. 配置管脚 5.1.12. 未使用的管脚 5.1.13. 电源排序期间GPIO管脚的准则 5.1.14. 最大DC电流限制 5.1.15. 1.2 V I/O接口电压电平兼容性 5.1.16. I/O仿真
5.1.16. I/O仿真 x
5.1.16.1. HSPICE模型 5.1.16.2. 净长报告(Net Length Reports)
5.2. Intel® Agilex™ LVDS SERDES设计指南 x
5.2.1. 对LVDS使用Integer PLL模式下的PLL 5.2.2. 仅使用PLL的高速时钟对SERDES提供计时 5.2.3. 差分通道的管脚布局 5.2.4. Soft-CDR模式的SERDES管脚对 5.2.5. 将LVDS发送器和接收器布局在同一I/O Bank中
5.2.5. 将LVDS发送器和接收器布局在同一I/O Bank中 x
5.2.5.1. 使用外部PLL
1. Intel® Agilex™ 通用I/O和LVDS SERDES概述
2. Intel® Agilex™ I/O特性和使用
3. Intel® Agilex™ I/O匹配
4. Intel® Agilex™ 高速SERDES I/O体系结构
5. I/O和LVDS SERDES设计指南
6. Intel® Agilex™ 通用I/O和LVDS SERDES用户指南的相关文档
7. Intel Agilex通用I/O和LVDS SERDES用户指南存档
8. Intel® Agilex™ 通用I/O和LVDS SERDES用户指南的文档修订历史

2.3.2.2.2. Intel® FPGA IP参数设置

可以在 Intel® Quartus® Prime软件中设置GPIO IP的参数设置。有三组选项：General，Buffer和Registers。
表 9.  参数设置
参数 条件 值 默认值 说明
Data Direction —
  • Input
  • Output
  • Bidir
 Output

指定GPIO的数据方向。
Data width —

1 to 128

4

指定数据宽度。
Use legacy top-level port names —
  • On
  • Off
 Off

使用与 Stratix® V、 Arria® V和 Cyclone® V器件中相同的端口名称。

例如：dout变成dataout_h和dataout_l，din变成datain_h和datain_l。

注： 与 Stratix® V、 Arria® V和 Cyclone® V器件相比，这些端口的行为是不同的。有关移植指南，请参考相关的信息。
表 10.   GPIO IP Core参数-缓冲器
参数 条件 值 默认值 说明
Use differential buffer —
  • On
  • Off
Off

如果开启，那么使能差分I/O缓冲器。
Use pseudo differential buffer
  • Data Direction = Output
  • Use differential buffer = On
  • On
  • Off
Off

如果在输出模式中开启，那么使能伪差分输出缓冲器。

如果开启Use differential buffer，那么该选项将会自动开启，用于双向模式。

Use bus-hold circuitry
  • Data Direction = Input or Bidir
  • Use differential buffer = Off
  • On
  • Off
Off

如果开启，那么总线保持电路可以微弱地将信号保持在I/O管脚上，保持其最后驱动的状态(其输出缓冲状态将会是1或0，但不是高阻抗)。
Use open drain output
  • Data Direction = Output or Bidir
  • Use differential buffer = Off
  • On
  • Off
Off

如果开启，那么开漏输出使能器件以提供系统级的控制信号，例如：中断和写入使能信号，它们被系统中的多器件置位。
Enable output enable port Data Direction = Output
  • On
  • Off
Off

如果打开，使能用户输入到OE端口。该选项自动打开用于双向模式。
Enable seriestermination / paralleltermination ports —
  • On
  • Off
Off

如果打开，那么使能输出缓冲器的terminationcontrol端口，使用户能够使用用户模式OCT校准。

表 11.  寄存器
参数 条件 值 默认值 说明
Register mode —
  • None
  • Simple register
  • DDIO
 None 指定GPIO IP的寄存器模式：
  • None—指定一个从/到缓冲器的简单线缆连接。
  • Simple register — 指定DDIO在单数据速率模式(SDR)中用作简单的寄存器。Fitter可能会将寄存器封装在I/O中。
  • DDIO—指定IP内核使用DDIO。
Enable synchronous clear / preset port
  • Register mode = DDIO
  • None
  • Clear
  • Preset
 None

指定如何实现同步复位端口。

  • None—禁用同步复位端口。
  • Clear—使能SCLR端口用于同步清除。
  • Preset—使能SSET端口用于同步预置。
Enable asynchronous clear / preset port
  • Register mode = DDIO
  • None
  • Clear
  • Preset
 None

指定如何实现异步复位端口。

  • None—禁用异步复位端口。
  • Clear—使能ACLR端口用于异步清除。
  • Preset—使能ASET端口用于异步预置。

ACLR和ASET信号是高电平有效(active high)。

Enable clock enable ports Register mode = DDIO
  • On
  • Off
 Off
  • On—显示时钟使能(CKE)端口以支持对数据的输入和输出的控制。该信号防止数据在没有控制的情况下进行传递。
  • Off—时钟使能端口没有显示，并且数据始终自动地通过寄存器。
Half Rate logic Register mode = DDIO
  • On
  • Off
 Off 如果开启，那么使能半速率DDIO。请参考Input Path部分中的Input Path Waveform in DDIO Mode with Half-Rate Conversion图。
Separate input / output Clocks
  • Data Direction = Bidir
  • Register mode = Simple register or DDIO
  • On
  • Off
 Off 如果打开，那么使能独立的时钟(CK_IN和CK_OUT)用于双向模式下的输入和输入路径。
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