基于Arria 10 GX 的 10GBASE-R 设计笔记--PHY

PHY层设计

完整PHY层模块框图如下：

PHY层需要三个模块：xcvr_native_10g_phy\atx_reset_controller\atx_pll

• xcvr_native_10g_phy
  • 框图

    

  • xcvr_native_10g_phy包括了PMA\Ehanced PCS，需要注意
    • Parallel Clock是根据数据位宽来确定，比如数据位宽为40bit，那这里的Parallel Clock频率就需要是10.3125G/40=257.8125Mhz,如果位宽为66bit(64+2),则为10.3125G/66=156.25Mhz
    • Serial Clock的频率需要是5156.25 MHz (数据速率/2=10.3125/2=5156.25Mhz）
  • 参数设置
    • 在Platform designer里输入native phy，找到Transeiver Native PHY Intel Arria 10 FPGA IP,双击
    • 在弹出窗口设置该IP名称，我这里设置的是xcvr_native_10g_phy
    • 在参数设置窗口设置参数，在Transeiver configuration rules里选择协议类型10GBASE-R，PMA configuration rules里选择basic, Transeiver mode选择TX/RX Duplex即：包含收和发；data channels数量设置为1，Arria 10 GX可以用的17.4 Gbps channel总共是96个（看器件手册），这里只需要一个；Data rate（数据速率）设置为10312.5；

    

    

    备注：注意图片红色框里这句话：The external TX PLL IP must be configured with an output clock frequency of 5156.25Mhz；这个很重要对ATX_PLL串行时钟输出频率的一个硬性要求

    • 接着设置TX PMA相关参数
    • 设置RX PMA参数
    • 设置Enhanced PCS参数
    • 仿真
      • 在platform designer 里点击generate testbench system

      

      • 仿真不需要自己创建modelsim 工程，只需打开modelsim切换到生成testbench目录下的mentor目录
      • 输入指令source .tcl
      • 输入指令ld_debug
    • 问题解决
      • Modelsim fails (vlog-2726) failed to access library..!

      该问题需要Quartus重新re-generated IP并编译一下当前工程，即可解决

• atx_reset_controller

1. A10 Transceiver PHY Reset Controller系统与xcvr_native_10g_phy之间链接框图

1. 注意

• 这里的pll_tx_cal_busy为 tx_cal_busy | pll_cal_busy
• rx_is_lockedtoref和rx_is_locedtodata这两个信号根据自己的需求可以不要

1. 仿真

• 方法同xcvr_native_10g_phy仿真方法

• atx_pll

1. 框图

1. atx_pll模块需要注意

• 主要是用来产生Transceiver TX serial clock，频率根据xcvr_native_10g_phy的要求进行设置
• 这里设置为5156.25Mhz

1. 仿真

• 方法同xcvr_native_10g_phy仿真方法

• 整个PHY模块链接框图

  

  • 仿真
    • 仿真结果如下