一文了解GTP Transceiver的介紹與使用（Spartan6）

1. 什么是GTP transceiver？

GTP transceiver是FPGA里一種線速度達(dá)500Mb/sà6.6Gb/s的收發(fā)器，利用FPGA內(nèi)部可編程資源可對其進(jìn)行靈活地配置，使其適合不同的需要如以太網(wǎng)、SATA1.0接口等，它的作用是各種高速串行接口的物理層。對Spartan6系列而言，GTPA1_DUAL包含兩個GTP transceiver，或者說包含兩個通道。

下圖是GTPA1_DUAL的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，圖的下半部分是receiver，receiver在對串行輸入的比特流并行化后，對其進(jìn)行Sync原語丟失檢測、COMMA字符的檢測、8B/10B解碼等；圖的上半部分是transmitter，transmitter的串行輸出則有著與receiver接收相反的過程。

圖 1Spartan-6 FPGA GTP Transceiver 框圖

下圖是GTPA1_DUAL在FPGA里的位置圖，實際上，F(xiàn)PGA的高速接口一般都存在于FPGA的TOP部分，GTPA1_DUAL是高速接口，它的擺放位置就在FPGA的頂部。

圖 2GTP Transceiver在Spartan6LX45T FPGA內(nèi)的位置圖

圖3所示：一個GTP DUAL包含兩個GTP Transceiver GTP0和GTP1和兩個PLL；在生成GTP Core的時候，其PLL的輸入?yún)⒖?a href="http://www.wenjunhu.com/tags/時鐘/" target="_blank">時鐘是可選的。

圖 3Two GTP Transceivers in One GTPA1_DUAL Tile

如圖 4所示，GTPA1_DUAL內(nèi)部的PLL0和PLL1可以分別連接不同的時鐘源，也可以連接同一個時鐘源如圖 5所示。兩個PLL可以產(chǎn)生兩個不同的時鐘供GTPA1_DUAL使用，也就是說，GTPA1_DUAL的兩個Transceiver是可以運(yùn)行于不同的頻率的。它們的協(xié)議可以不一樣，如GTPA1_DUAL的一個Transceiver運(yùn)行PCIE協(xié)議，另一個運(yùn)行SATA協(xié)議。

圖 4GTP Transceiver參考時鐘原理圖1

圖 5GTP Transceiver參考時鐘原理圖2

1.1. GTP Transceiver使用中必須明白的幾個概念

Spartan6系列的GTP Transceiver是被放在專門的Bank里，也就是說，在Spartan6系列里，如果一個Bank里有GTP引腳，那么這個Bank將不包含Select IO等引腳。

1個發(fā)送器、1個接收器、1個PLL組成1個GTP Lane；

兩個GTP Lane組成一個GTP_DUAL；

兩個GTP_DUAL組成1個Bank；

1.2. GTP Transceiver的復(fù)位

GTP Transceiver的復(fù)位有兩個辦法：1是FPGA燒寫完后的上電復(fù)位；2是直接驅(qū)動GTPRESET，使其為高電平一段時間。下圖是GTP Transceiver內(nèi)部復(fù)位的順序圖。

圖 6 GTPA1_DUAL Reset Hierarchy

GTPRESET有效，使得RESETDONE立刻無效（變低），在GTP Transceiver復(fù)位完成后，RESETDONE有效（變高）。

圖 7Reset 時序圖

1.3. GTP Transceiver的專用引腳功能描述

GTP Transceiver從本質(zhì)上來說是一種模擬電路，為了能夠更好的對它進(jìn)行PCB等的設(shè)計，必須深刻理解其引腳的功能。

表格 1GTP引腳描述表

Pins

Dir

Description

MGTAVCC

In

1.2V，是GTP Transceiver的內(nèi)部模擬和數(shù)字電路的供電電壓

MGTAVCCPLL0

In

1.2V，不但為PLL0供電，也為GTPA1_DUAL的Lane0供電，所以只要用到了Lane0，就需要給這個電壓引腳供電

MGTAVCCPLL1

In

1.2V，不但為PLL1供電，也為GTPA1_DUAL的Lane1供電，所以只要用到了Lane1，就需要給這個電壓引腳供電

MGTAVTTRCAL

In

為終端電阻校準(zhǔn)電路供電，屬于基本供電單元，該引腳不但要與MGTAVTTTX相連，還要連接一個50Ω精密電阻后與MGTRREF相連。

MGTAVTTRX

In

1.2V，接收器的終端電路供電

MGTAVTTTX

In

1.2V，發(fā)送終端的供電電壓引腳

MGTREFCLK0P

MGTREFCLK0N

In

GTPA1_DUAL的差分輸入時鐘，如果沒有，則需要接地

MGTREFCLK1P

MGTREFCLK1N

In

GTPA1_DUAL的差分輸入時鐘，如果沒有，則需要接地

MGTRREF

In

連接一個50Ω的電阻后與MGTAVTTRCAL相連

MGTRXP0/MGTRXN0

MGTRXP1/MGTRXN1

In

差分?jǐn)?shù)據(jù)輸入引腳，如果不使用，則應(yīng)接地

MGTTXP0/MGTTXN0

MGTTXP1/MGTTXN1

Out

差分?jǐn)?shù)據(jù)輸出引腳，如果不使用，則應(yīng)懸空

下圖描述了GTP Transceiver的電源的推薦連接方式，選擇該連接的原因（原理）參考表1。

圖 8一種參考的電源連接方式