Ultrascale/Ultrascale+ FPGA GTH IP及结构详解（二）_tx master channel

一、Physical Resource界面对应GTH结构说明

 1.free-running and DRP时钟频率

        该IP选项是设置用于提供GTH Transceiver core和example中给helper block模块使用 时钟，同时用于提供给DRP接口的时钟，在gth ip的文档中对该时钟需设置的频率给出了说明：

1）当RXUSRCLK2频率小于等于TXUSRCLK2，则选择Fupper最小频率或是RXUSRCLK2频率；

2）当RXUSRCLK2频率大于TXUSRCLK2，则选择Fupper最小频率或是TXUSRCLK2频率；

那么下面简单介绍DRP的接口描述及时序； 

 1.1DRP接口        

       动态重配置端口DRP允许动态改变GTHE3/4_CHANNEL和GTHE3/4_COMMON源语的参数。DRP接口是一个处理器友好的同步接口，具有地址总线(DRPADDR)，读(DRPDO)和写(DRPDI)数据独立分开；一个使能信号(DRPEN)，读写控制信号（DRPWE），和一个ready/vaild（DRPRDY）作为控制信号来实现读写的操作、表明操作完成或是表明数据有效。

（1）DRP写接口时序： 当DRPRDY有效时，新的DRP操纵执行。

   （2）DRP读接口时序： 当DRPRDY有效时，新的DRP操纵执行。

（3） 端口描述：

        对于GTHE3/4_CHANNEL源语的DRP接口：

对于GTHE3/4_COMMON源语的DRP接口：

 可以通过IP界限将需要的信号勾选，如下图所示：

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 2.TX/RX Master CHannel

        当有多个Channel通道使能时，需要选择TX和RX的主通道，主要是为了驱动example中的user clocking network helper block的时钟源；

        当下面的channel只选择一个时，该IP选项会变成灰色不用选择；

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 3.Channel table

       该选项用于选择使用channel的位置、外部参考时钟；该表格中的channel数量及位置与FPGA device的型号有关。

   当选择完成后，左边会将选择的结果显示出来；

（1）选择参考时钟源；

（2）选择GHT channel;

3.1参考时钟的选择和分布

在架构上一个Quad(或Q)的概念是包含：

1. 一组4个GTHE3/4_CHANNEL源语（也就是4个GTH transceivers）；
2. 一个GTHE3/4_COMMON源语；
3. 两个专用的外部参考时钟对；
4. 专用南北参考时钟布线；

   对于一个Quad的参考时钟可以来自它下边的两个Quad (Q(n–1) 或 Q(n-2))的GTNORTHREFCLK，也可以来自它上边的两个Quad (Q(n+1) or Q(n+2))的GTSOUTHREFCLK；也就是说每个GTH transceivers通道有6个参考时钟可以使用。

1. QPLL和CPLL多个参考时钟选择

当有多个参考时钟输入时，QPLL会通过端口QPLL0/1REFCLKSEL，CPLL通过端口CPLLREFCLKSEL选择所需要的时钟，如下图所示；例如，当输入的参考时钟是GTREFCLK00/01时，QPLL0/1REFCLKSEL则为3’b001，这个连接是由Xlinx工具完成的，但是也是通过界面去设置

1. 单参考时钟用户使用

        每个Quad都有两对差分参考时钟，无论使用其中一个时，都需要例化IBUFDS_GTE3/4源语，输出的O给GTHE3/4_COMMON和GTHE3/4_CHANNEL源语的GTREFCLK0端口，如下图所示；

同时，上一小节也讲到Quad的时钟你可以给它上下两个的Quad使用，如下图所示；

2.多个参考时钟用户使用

        当一个Quad使用多个参考时钟时，每个输入的参考时钟都必须例化自己的IBUDFS_GTE3源语使用，如下图所示；但QPLL或CPLL使用哪个参考时钟就需要用户自己去选择设置。在这种模式下，Xilinx工具不会主动给完成，而是由用户去完成；

        同时，上一小节也讲到Quad的时钟你可以给它上下两个的Quad使用，如下图所示；

注意：

1. 外部多个参考时钟使用，他们都是要来自同一个晶振输出;
2. 多速率的设计可能需要动态改变使用参考时钟源，当动态改变后需要复位CPLL或是QPLL的复位端口；
3. 从Transceiver输出的TXOUTCLK和RXOUTCLK必须使用BUFG_GT buffer；

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二、Optional Features界面

2.1Receiver comma detection and alignment

1.Valid comma values for 8B/10B encoding

        该设置选项用于选择是所有的8B/10B comma作为comma字符，还是将IEEE Std 802.3指定的comma作为comma字符；

（1）8B/10B编码

        8b10b编码一句话概括起来就是把8bit的数据变成10bit的数据，其中所有1或0的个数不会超过6个，并且连续的1或0的个数不会超过4个。这样原本1024的汉明空间编码后就大大减小了。其中有256个data码和12K码控制码。这样数据和控制码不会重合。 

        GTH transceiver建立8B/10B TX路径是为了编码TX data无需消耗device资源。dan使能8B/10B编码会增加TX的路径延时。

        其中K28.1，K28.5，K28.7可以作为分隔码，也叫comma码，用于接收端在串行的数据流中找到字节边界。常用的K28.5即0xBC。 

 （2）那什么是为comma码，K码？

        在serdes上面的高速串行流在接收端需要重新串并转化成多字并行，怎么找到字的边界进行对齐呢？ 这就需要一个特殊的序列，这就是comma码。 传输过程中需要的一些控制，最好不要和数据冲突了，这就是K码。

        在8B/10B的编码中可以看到特殊的码（K码），他主要用于控制功能。其中TXCTRL2端口被用于表示在TXDATA上的数据是否是K码或是常规数据。当TXCTRL2拉高后，8B/10B编码器会检查接收的TXDATA字节是否和任意K码匹配。

        K28.5字符用于识别一帧数据的开始，数据发送时以字为单位传输，在接口处数据是32位，用于字节对齐与数据同步。检测到帧同步信号（K28.5）时，根据所处的位置将同步字符提取出来删掉，剩余部分为有效数据。

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 2.comma detection

         该选项用于选择comma的类型（默认选择K28.5，代码发送及检测8'hBC），以及comma检测方式（单独选择plus或minus，还是两者组合）；

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3.comma alignment

        该选项用于选择comma检测对齐是任意字节、双字节还是4字节的方式。

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