Xilinx平台Aurora IP介绍(三)Aurora配置及接口

一、Aurora配置

开门见山的说，跟DDR/PCIE/GTX这种复杂的IP相比，Aurora配置那是相当的简单。走着。

1.1第一页配置

物理层Physical Layer：

Lane Width ： 链路位宽，对应用户数据位宽;实际用户数据位宽= Lane Width*Lane的个数(也就是第二页的Lanes)

Lane Rate ： 链路数据传输速率，Gbps。我们测试默认3.125G就好。

下面三个时钟在上一篇《时钟和复位》说过，就不再啰嗦了。

链路层Link Layer：

dataflow mode： 数据流模式，可选全双工/ 只接收/ 只发送;根据实际情况选择，为了测试，我们这里选择全双工。

interface：Framing/streaming可选。streaming较简单，大家可以自行去验证。一般使用framing接口，可能是axi4-s接口更方便连接吧。后续介绍都基于Framing接口。

flow control：流控，暂时不选择。

back channel：sidebands/timer 可选，(只有在单工模式才能选择);秋大佬告知这个什么意思，我没用过，先略过。

Scrambler/Descrambler ：绕码/解绕，这里不选择

little endian support ：小端模式，勾选上就对了。小端模式在不同场合一般有两层意思：①[31:0]这种书写习惯，对应的是[0:31];②假设你的数据是64位，链路宽度是32位，那么一次只能传输32bit，先传输高32bit为大端模式，先传输低32bit为小端模式。

1.2第二页配置

第二页配置主要是对GT的选择。

包括：使用几个GTX，GTX的位置等。根据实际选择，这里做测试默认就好。

1.3第三页配置

为了学习以及使用的灵活性，我们一般选择将共享逻辑放在example design而不是放入core。

配置部分就介绍完了，使用还是很简单的。再次感谢xilinx!

前面说过，Aurora core支持两种接口模式：framing 和 streaming。

streaming较简单，framing 较通用。

下面我们一起来看下这两种接口。

二、Framing接口

2.1 接口信号

发送端：

接收端：

Tips： 其实，在理解了AXI4总线(AXI4-FULL/LITE/STREAM)后，再来看这些信号名，都不需要看文档你就能知道它的意思了。所以，强烈建议把AXI4总线接口先去熟悉一遍。空了，我也将AXI4总线简单整理一下。

2.2理论介绍

传输数据时，用户逻辑需要操纵控制信号让core做以下操作：

1. 当s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tready都断言时，将需要发送的数据放到数据总线s_axi_tx_tdata。简单来说就是_tvalid和_tready每握手一次，完成一个数据传输。

2. 把数据划分到Aurora 8B/10B channel的各条lane。

3. 使用 s_axi_tx_tvalid 信号来传输数据，用户应用程序可以将_valid信号置为无效来插入空闲字符idles。(用来暂停或停顿。)

4. 暂停数据(即插入空闲)(s_axi_tx_tvalid置为无效)

接收数据：

1. 检测并丢弃控制字节(空闲，时钟补偿，通道PDU(SCP)的开始，通道协议数据单元(ECPDU)的结束和PAD。

2. 置位成帧信号(m_axi_rx_tlast)，并指定最后一个数据(m_axi_rx_tkeep)中的有效字节数。

3. 从通道中恢复数据。

4. 通过断言m_axi_rx_tvalid信号来组装数据，以呈现给m_axi_rx_tdata总线上的用户接口。

注意：

仅当同时声明s_axi_tx_tready和s_axi_tx_tvalid(高)时，Aurora 8B / 10B内核才对数据采样。

AXI4-Stream数据仅在帧内时才有效。 帧外的数据将被忽略。 要开始帧，在数据的第一个字位于s_axi_tx_tdata总线上时拉高s_axi_tx_tvalid。 要结束帧，在数据的最后一个字(或部分字)位于s_axi_tx_tdata端口上时拉高s_axi_tx_tlast，并使用s_axi_tx_tkeep指定最后一个数据拍中的有效字节数。

如果帧的长度不超过一个字，则同时使s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tlast有效。

Aurora 8B/10B Frames 帧结构

TX子模块通过TX接口将每个接收到的用户帧转换为Aurora 8B / 10B帧。 通过在帧的开头添加一个2字节的SCP代码组来指示帧的开始(SOF)。 帧的结尾(EOF)通过在帧的末尾添加2字节的通道结束协议(ECP)代码组来表示。 只要没有数据，就会插入空闲代码组。代码组是8B / 10B编码的字节对，所有数据都作为代码组发送，因此具有奇数字节的用户帧在帧末尾附加了一个称为PAD的控制字符，以填充最终的代码组。

Length

用户应用程序通过操纵s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tlast信号来控制通道帧长度。 Aurora 8B / 10B核分别响应帧开始和帧结束有序集/ SCP /和/ ECP /。

以上基本是对文档的翻译，结合实际使用来看，帧头帧尾部分由核帮你做了。我们只需要将有效数据负载放在s_axi_tx_tdata总线上，通过s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tlast握手来进行数据传输就好。接收，根据m_axi_rx_tvalid标志来接收有效数据就好。

2.3 接口时序图

接下来，我们再看3个数据发送的例子：

CASE1 ： 简单数据传输

如图所示：在s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tlast同时有效(握手)时，s_axi_tx_tdata总线上的数据传给了Aurora core，再由core发送出去;s_axi_tx_tlast标志着最后一个数据传输;s_axi_tx_tkeep标志着最后一个数据哪些字节是有效的。

CASE2 ： 数据传输with pad(具有奇数字节)

跟case1唯一不同的是，在最后一个数据传输时，由于数据是奇数字节，所以存在无效字节，由tkeep信号来标志有效字节。

CASE3 ： 有中断的数据传输

看图就是了，反正记住一点，在ready/valid握手时，才发生有效数据传输。

如果我们想要暂停数据传输，那么只需要将tvalid信号置为无效，就可以插入空闲字符，其实也就达到了流控的效果。

三、Streaming接口

3.1 接口信号

对比framing接口是不是简单很多。

发送：

数据总线s_axi_tx_tdata , 数据有效信号s_axi_tx_tvalid;用户逻辑只需要设计这两个信号就好。同样的，数据传输发生在s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tready同时有效(握手)时。

接收：

在m_axi_rx_tvalid信号有效时，接收m_axi_rx_tdata数据总线上的数据。

3.3接口时序图

发送：

如下图所示：数据有效传输发生在s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tready同时有效(握手)时。

接收：

在m_axi_rx_tvalid信号有效时，接收m_axi_rx_tdata数据总线上的数据。如果来不及使用，必须使用buffer先缓存下来，否则数据丢失。

streaming接口较为简单，就不再啰嗦了。后文介绍基于framing接口。

OK，IP配置完了，下一篇我们介绍example design!

审核编辑：汤梓红