GT-Quad内部结构、参考时钟
GT Transceiver的总体架构,transceiver由两部分构成,一部分是PCS,一部分是PMA,可以理解PCS是偏软核的东西,PMA是偏硬核的东西。
1个KC705板子有4个Quad,每个Quad有4个GT transceiver channel,1个KC705板子可访问16个GTX收发器
1个GT Quad怎样结构?

图中:
每一个transceiver独有的CPLL,4个transceiver共有的一个QPLL,2个外部参考时钟输入对,和REFCLK Distribution(专用参考时钟布线)。
GTXE2_CHANNEL/GTH2_CHANNEL是例化了1个GTX/GTH Transceiver 通道的原语名;
GTXE2_COMMON/GTHE2_COMMON是例化了1个QPLL的原语名;
GT Quad是由4个GT Transceiver通道,1个QPLL,2个差分输入时钟对,1个模拟输入引脚组成的集合。
1.差分输入时钟对(外部参考时钟)
外部参考时钟输入对 IBUFDS_GTE2就是Transceiver的参考时钟输入端口
1)考虑:
1个Quad有2个参考时钟,称之为REFCLK0,REFCLK1,具体用哪一个,看你外部板卡设计时,实际给了哪一路。项目中:连接SMA接口,选择通道8,SMA_CLK是MGTREFCLK1。
2)考虑:
拿我们的项目,连接SMA举例:
KC705板包括一对 SMA 连接器,用于连接到 GTX Quad bank 117 的 GTX 时钟。该差分时钟的信号名称为 SMA_MGT_REFCLK_P 和 SMA_REFCLK_N,它们分别连接至 FPGA U1 引脚J8和J7。
既可以选择bank117的差分输入时钟对,作为参考时钟;
也可以选择bank116、bank118的差分输入时钟对,作为参考时钟(因为REFCLK Distribution的上下参考时钟引脚分别为南北时钟输入引脚。用于Quad之间共享参考时钟(也就是说,不一定每一个Quad都需要外部参考时钟,有的QUAD可以和其他Quad共享参考时钟,而共享的来源就是南北时钟输入引脚)。QUAD的南北参考时钟称为GTSOUTHREFCLK以及GTNORTHREFCLK)。
如此一来:
每个QUAD中的GT Transceiver通道有6个可用的参考时钟输入:
两个外部参考时钟输入对,GTREFCLK0和GTREFCLK1
来自于QUAD上部的两个参考时钟引脚对,GTSOUTHREFCLK0和GTSOUTHREFCLK1
来自于QUAD下部的两个参考时钟引脚对,GTNORTHREFCLK0和GTNORTHREFCLK1
GT Transceiver通道的参考时钟首先来自于上面所说的6个可用时钟来源,之后,这些参考时钟进入QPLL或者CPLL。

2.

QPLLREFCLKSEL是多路选择器的选择信号,选择哪一路输入作为QPLL的输入来源。

每个QUAD都有两个专用的差分参考时钟输入,可以连接外部时钟源。必须例化IBUFDS_GTE2原语才能使用这些专用的参考时钟引脚对。
用户设计将IBUFDS_GTE2输出(O)连接到GTXE2_COMMON/GTHE2_COMMON(包含QPLL)或者GTXE2_CHANNEL/GTHE2_CHANNEL(包含CPLL)原语的GTREFCLK0或GTREFCLK1,参考时钟选择多路复用器就位于该端口。
根据线速率需求,用户设计可以灵活使用QPLL或者CPLL的不同组合来驱动TX以及RX数据路径。
3.总结:
KC705开发板有4个Quad,分别是bank115、bank116、bank117、bank118,每一个Quad又有4个GT通道。
项目中,高速收发器连接SMA口,所以用到bank117。
对于bank117来说,有两个外部参考时钟输入对,GTREFCLK0 GTREFCLK1,根据实际电路设计,连接SMA我们用到通道8以及MGTREFCLK1参考时钟,又因为Quad中REFCLOCK Distrubution有南北时钟输入引脚存在,所以Quad之间可以共用参考时钟,因此也可以选择bank116或bank118的参考时钟。根据自己电路设计,从6个参考时钟中选择一个。
每个QUAD都有两个专用的差分参考时钟输入,可以连接外部时钟源。必须例化IBUFDS_GTE2原语才能使用这些专用的参考时钟引脚对。
用户设计将IBUFDS_GTE2输出(O)连接到GTXE2_COMMON/GTHE2_COMMON(包含QPLL)或者GTXE2_CHANNEL/GTHE2_CHANNEL(包含CPLL)原语的GTREFCLK0或GTREFCLK1,参考时钟选择多路复用器就位于该端口。
根据线速率需求,用户设计可以灵活使用QPLL或者CPLL的不同组合来驱动TX以及RX数据路径。
4.具体的参考时钟使用模型
1)单个外部参考时钟驱动单个QUAD中的多个transceiver

每个QUAD有两个专用的差分时钟输入引脚(MGTREFCLK0[P/N]或 MGTREFCLK1[P/N]) ,可以连接到外部时钟源。在单个外部参考时钟使用模型中, IBUFDS_GTE2必须实例化以使用专用的差分参考时钟源之一
2)单个外部参考时钟驱动多个QUAD中的多个transceiver

尽管如此,但需遵守一定的规则:
源QUAD上方的QUAD数量不能超过1个;源QUAD下方的QUAD数量不能超过1个;1个外部参考时钟所驱动的QUAD总数不超过3个,或驱动的Transceiver不超过12个。
所谓的源QUAD,指的是直接连接到外部参考时钟的QUAD。
5.IP核配置
6.参考时钟数值在哪里看?
参考来源:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/419961924#
https://zhuanlan.zhihu.com/p/420790793
ug810_KC705_Eval_Bd.pdf用户手册

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