xilinx IP核配置,一步一步验证Xilinx Serdes GTX最高8.0Gbps

之前用serdes一直都是跑的比较低速的应用，3.125Gbps，按照官方文档一步一步来都没出过什么问题，这次想验证一下K7系列GTX最高线速8Gbps，看看xilinx的FPGA是不是如官方文档所说。

GTX速度到底可以跑到多少

关于器件速度的问题首先找到 ds182->Kintex-7 FPGAs Data Sheet:DC and AC Switching Characteristics，可以自己对应的器件去找，不过这个在设计电路板器件选型的时候就应该考虑到，除非是买的开发部学习用。这里面包括所有的FPGA各个器件能跑到的最高频率和器件延时，建立时间，保持时间等，对高速设计有很大的参考价值。 
找到GTX Transceiver Switching Characteristics 

可以看到，虽然K7系列GTX最高可以跑到12.5Gbps，但这跟速度等级和封装都有关系，是在-3的速度等级，FF封装下才有的最高速度12.5Gbps。而现在手头的芯片型号是K7480TFFG901-1，所以最高支持8.0Gbps。其实这在配置IP核的时候就会发现了，线速范围是（0.5-8.0）。所以IP核都是严格和工程的器件相关联的，这点Vivado越做越好了。

一步一步配置IP核

下面一步步配置IP核，可以作为初学者参考。（第一次用的话，会被生成的一大堆文件和巨多的IO口吓到的。）包括怎么查找手册和原理图，走一遍流程，发现其实xilinx的IP核都是一个套路。

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首先在IP核搜索GT，选择7 Series FPGAs TransceiversWizard， 

没得选的，取个名字。顺便提一下，下面的shared logic选项，最好选include shared logic in example design。在有些特殊资源需要共享时，曾经遇到过这里的问题。当然不是GTX模块，是以太网的RGMII的模块，其中的IDELAY要用到IODELAY_CTRL，一个IOB就一个，同一个IOB其它地方要用到的时候必须选下面一个选项。所以最好都选下面一个，没毛病。

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接下来就比较重要了 
 
首先是协议，最简单的strat from cratch，就是没有协议。然后是线速，可以看到范围是（0.5-8.0）。参考时钟，这个可以根据需要选个合适的。软件都根据你的线速把参考时钟的可选项计算好了。接收端同样设置，当然可以不一样的。这是全双工，收发链路没有什么关系，也可以关掉其中一个Tx off 或Rx off。然后是PLL选择，到底选哪个呢？我们回到刚开始提到的ds182，同样一个表格下部分 
 
其实线速决定了没得选，已经变成灰色了。 
然后是比较重要的，选择用哪个收发器，这当然不是拍脑袋决定的，跟设计有关，可以查找原理图。 
 
比如说这样的，然后去查手册UG476-> 7 Series FPGAsGTX/GTH Transceivers 找到 Placement Information by Package如下 
 
这样就知道用的是X0Y8，输入时钟在上面的原理图可以找到，是同一组的clk0。 
最后，把vivado lab tools勾上，这样才可以生产example工程可以参考。

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继续 
 
之前一直用的是8b10b，这次尝试一下64b66b，后者本来就是高带宽下的一个编码协议，效率更高。为什么要用8b10b，64b66b包括后面的扰码一句话概括就是增加频率分量有利于CDR（时钟数据恢复）和减少直流，两个是不同的原因。具体的可以百度。最下面的可选端口为了简单，全部去掉。

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由于没有选择8b10b，这一页也没什么可选的，依然把下面的可选端口全部去掉。

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好了，pcie留着下次研究，太复杂了。可选端口其实有的挺有用的，增加了可控性，比如说环回控制，LOOPBACK。顺便说一下内部环回有四种， 
1.“000”：正常模式不环回 
2.“001”：近端PCS环回 
3.“010”：近端PMA环回 
4.“100”：远端PMA环回 
5.“110”：远端PCS环回）

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接下来是通道绑定和时钟校正 
 
通道绑定的作用是把多个物理通道对齐，绑定成一个的逻辑通道。其实就是用FIFO消除通道间的延时不确定性。由于只有一个通道，没有绑定可言。

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最后看一下确定对不对，注意收发时钟是250M。可以算一下，8000M/32=250M。 

到这里完成一大半了。

利用IP核生成example工程

接下来生成example工程 
 
把刚刚配置的IP右键，如图选择。 
生成好后稍微改一下约束文件XDC，把DRC时钟的输入时钟约束一下。其他的不用管。

## LOC constrain for DRP_CLK_P/N
set_property LOC G27 [get_ports DRP_CLK_IN_P]
set_property LOC F27 [get_ports DRP_CLK_IN_N]
set_property IOSTANDARD LVDS_25 [get_ports DRP_CLK_IN_P]
set_property IOSTANDARD LVDS_25 [get_ports DRP_CLK_IN_N]

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可以发现直接在这儿可以改具体使用的哪个收发器。注意：在这里改的效果和上面第2步里面设置的效果一样。

set_property LOC GTXE2_CHANNEL_X0Y4 [get_cells gtx_8g_support_i/gtx_8g_init_i/inst/gtx_8g_i/gt0_gtx_8g_i/gtxe2_i]

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要改的话，当然同时GTX的时钟也得改

set_property LOC AD5 [get_ports Q1_CLK0_GTREFCLK_PAD_N_IN ]
set_property LOC AD6 [get_ports Q1_CLK0_GTREFCLK_PAD_P_IN ]

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再修改一个地方，原来的ILA核抓的是解扰码前的数据，替换成解扰码后的数据可以更清楚的看到接收到的数据。

上板调试验证

好了，生成bit下进去，可以用连接线接上连个serdes的一收一发换回，或者设置内部环回，或者在两片FPGA上做实验。 

可以看到error_count一直是0，说明收发正确，很稳定。 
收到的数据依次是00000fb，3020100，7060504…依次递增，打开发送文件如下，和发送的一样。

00000000000000fb0100
00000000030201000000
00000000070605040000
000000000b0a09080000

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实验成功证明了GTX可以跑到最高8.0Gbps。 
生成的example工程可以好好研究学习一下，里面有加扰码和解扰码的过程，自己修改一下把解扰码后的数据抓出来对比一下，可以很清楚的看到收到了什么数据。包括校验模块是怎么校验的，还是值得一学的。