GTX高速收发器Transceiver之发射端Transmitter(UG476)

之前写好的忘了放出来了。另外一篇：GTX高速收发器Transceiver概述与收发共同特征(UG476)

目录

Ch3.Transmitter

FPGA TX Interface

1.Interface Width Configuration

2.TXUSRCLK and TXUSRCLK2 Generation

3.Using TXOUTCLK to Drive the TX Interface

TX 8B/10B Encoder

TX Gearbox

TX Buffer

TX Polarity Control

TX Fabric Clock Output Control

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Ch3.Transmitter

 

FPGA TX Interface

1.Interface Width Configuration

FPGA TX 接口的数据位宽由多个参数设置决定：

TX_DATA_WIDTH：当8B/10B编码器使能的时候，是一定要设置为20/40/60/80bits的，否则设置为16, 20, 32, 40, 64,或80；

TX_DATA_WIDTH取决于FPGA Interface Width 和 TX8B10BEN。

 

TX_INT_DATAWIDTH: TX的内部数据位宽支持2字节，4字节；

TX_INT_DATAWIDTH=0,   Internal Data Width=2字节，16或20bit;

TX_INT_DATAWIDTH=1,   Internal Data Width=4字节，32或40bit [2]。

他们的关系如下：

当不使用8B/10B编码器，且TX_DATA_WIDTH为20、40或80时，使用TXCHARDISPMODE 与TXCHARDISPVAL端口将TXDATA端口从16位扩展到20位，从32位扩展到40位，或者从64位扩展到80位。

 

 

2.TXUSRCLK and TXUSRCLK2 Generation

TXUSRCLK是GTX/GTH发射机中PCS逻辑的内部时钟。

TXUSRCLK2是所有信号进入GTX/ GTH收发机TX端的主同步时钟。，这些信号在上升沿采样。
TXUSRCLK2的速率由线速率、TX Interface接口位宽和8B/10B是否使能决定：
TXUSRCLK2频率= 线速率/TX_DATA_WIDTH ；
比如线速率是10Gb/s，TX_DATA_WHDTH等于80，那么TXUSRCLK2的频率是125MHz。
 Internal Data Width属于TXUSRCLK时钟域，FPGA Interface Width属于TXUSRCLK2时钟域，
TXUSRCLK2 and TXUSRCLK有一个固定关系如Table 3-3:

TXUSRLK和TXUSRCLK2时钟是相关联的，在时钟这两个时钟时应该遵循下面两个准则：
 1.      TXUSRCLK和TXUSRCLK2必须是上升沿对齐的，偏差越小越好，因此应该使用BUFGs或者BUFRs来驱动这两个时钟（因为TX Interface和PCS子层之间没有相位校正电路或者FIFO，所以需要严格对齐，本人自己的理解）。
2.      即使TXUSRCLK、TXUSRCLK2和GTX的参考时钟运行在不同的时钟频率，必须保证三者必须使用同源时钟[2]。

3.Using TXOUTCLK to Drive the TX Interface

对于TXUSRCLK和TXUSRCLK2由谁驱动呢，官方推荐使用TXOUTCLK驱动，这样做能精简设计，同时稳定，如何使用TXOUTCLK来做TXUSRCLK和TXUSRCLK2的驱动时钟呢，根据TXUSRCLK和TXUSRCLK2的频率关系，以一个Lane为例且二者频率相等的时候：

二者频率为二倍关系且多通道时，需要使用MMCM进行分频：

 

 

TX 8B/10B Encoder

高速收发器的发送端一般都带有8b/10b编码器。目的是保证数据无直流分量和时钟恢复，编码器还提供一种将数据对齐到字的方法。在GTX应用中，如果发送的是D码，则需要将TXCHARISK拉低，如果是K码（控制字符），则将相应的TXCHARISK拉高[3]。

启用8B/10B编码器会通过TX路径增加延迟。如果不需要，可以禁用或绕过8B/10B编码器，以最小化延迟。

极性偏差(running disparity,RD)

为了保证0与1个数相等，编码器总是计算传输的1个数和0个数之间的差值，并且在每个传输字符的末尾，使差值为+1或-1，称为RD。

RD不仅可以由8B/10B编码器产生，还可以通过TXCHARDISPMODE 与TXCHARDISPVAL进行控制，如表3-6所示。

 

TX Gearbox

一些高速数据速率协议使用64B/66B编码来减少8B/ 10B编码的开销，同时保留编码方案的优点。TX Gearbox支持64B/66B和64B/67B。

TX Buffer

TX Buffer Bypass

TX Pattern Generator

TX Polarity Control

如果在PCB设计时不慎将TXP和TXN差分引脚连接反了，则可以通过极性控制来弥补这个设计错误，端口TXPOLARITY：

 

TX Fabric Clock Output Control

发送端PLL之后的详细时钟架构，分为Serial Clock Divider（转变为串行之后的时钟）和Parallel Clock Divider and Selector（并行时钟）

Serial Clock Divider：

 

其中红框部分和黄底部分的内容是我们需要重点了解的地方，图中的MGTREFCLK是上一篇中提到的GTX的参考时钟，经过一个IBUFDS_GTE2源语之后进入GTX，用以驱动CPLL或者QPLL。对于TX PMA来说，主要实现的功能是并串转换，其并串转换的时钟可以由CPLL提供，也可以由QPLL提供，由TXSYSCLKSEL选择，TX PMA子层里面有三个红色方框部分是串行和并行时钟分频器，作用是产生并行数据的驱动时钟，其中D分频器主要用于将PLL的输出分频，以支持更低的线速率。

÷2/÷4这个选项由TX_INT_DATAWIDTH决定，如果TX_INT_DATAWIDTH为“0”，则选择÷2，反之选择÷4。

对于÷4/÷5，则由TX_DATA_WIDTH决定，如果是位宽是16/32/64，则选择÷4，如果位宽是20/40/80，则选择÷5。

TXOUTCLKPCS和TXOUTCLKFABRIC是冗余输出。在新设计中使用TXOUTCLK。

IBUFDS_GTE2是额外时钟方案灵活性的冗余输出。

Parallel Clock Divider and Selector

主要就是TXOUTCLK的选择问题了，如上图所示，

TXOUTCLKSEL控制选择，

3’b001: TXOUTCLKPCS

3’b010: TXOUTCLKPMA

3’b011: TXPLLREFCLK_DIV1 or TXPLLREFCLK_DIV2(建议使用)

端口描述与属性就不列了看手册就可以。

 

（看着看着我都觉得不需要翻译了，直接看英文就好，讲的挺详细的，并且这东西不可能地毯式的看完，需要什么看什么）

TX Phase Interpolator PPM Controller

TX Configurable Driver

TX Receiver Detect Support for PCI Express Designs

TX Out-of-Band Signaling

 

 

1. Xilinx-7Series-FPGA高速收发器使用学习—概述与参考时钟篇https://blog.csdn.net/ladywn/article/details/52836818
2. UG476-Xilinx-7Series-FPGA高速收发器使用学习—TX发送端 https://blog.csdn.net/ningjinghai11/article/details/80677620
3. Xilinx-7Series-FPGA高速收发器使用学习—TX发送端介绍https://blog.csdn.net/ladywn/article/details/52985461
4. ug476_7Series_Transceivers.