Versal ACAP GTY收发器仿真示例分析

本篇博文侧重于提供 Versal GTY 仿真示例、演示 GTY 如何解复位以及如何执行速率变更。

在 Versal ACAP GTY 收发器中，引入了“Master Reset Controller”（主复位控制器）的概念。

主复位控制器用于自动单步执行 LCPLL、RPLL、ILO、TX 可编程分频器、RX 可编程分频器、TX 通道以及 RX 通道的复位。

您可在 AM002 的“收发器主复位”部分中找到详细描述。GTY 中的全新主复位控制器取代了前几代 UltraScale/UltraScale+ 收发器的 GT Wizard 内包含的复位控制器帮助程序块。

在本仿真示例中，Versal GTY 配置如下：

通道 2 （ch2） 上为单通道

采用双线速率，将 10G/25G 编程到 CONFIG0/CONFIG1 内

对于这两个速率，REFCLK 均为 156.25MHz 并穿过相同的参考时钟端口

IP 设计示例用于完成设计并提供仿真测试激励文件。

模块框图

设计示例的模块框图如下图所示。

此处随附了块设计 Tcl 脚本 （run.tcl）。

Vivado 步骤

创建 gt_quad_base IP 并打开 IP 设计示例

1. 创建 gt_quad_base IP。在此例中，我们使用单通道配置。

2. 针对“Number of Lanes”（通道数）和“Transceiver Configs Protocol 0”（收发器配置协议 0），将滑块设为“Manual”（手动）。这样即可使用自定义配置。

3. 将“Number of Lanes”设为 1。

4. 单击“Transceiver Configs Protocol 0”，以自定义收发器。

5. 将 CONFIG0 设为 10.3125Gbps。

6. 将 CONFIG1 设为 25.78125Gbps。

7. 在 IP integrator 画布中，右键单击 gt_quad_base，然后选择“Open IP Example Design”（打开 IP 设计示例）。这样将在新的 Vivado 工程内创建设计示例。

启动仿真

设计示例会为时钟和复位建立所有必要的连接，并生成顶层仿真测试激励文件 gt_quad_base_exdes_tb.sv。

在设计示例工程中，单击“Run Simulation”（运行仿真）启动仿真。

下图显示了仿真波形，其中包含要监控的关键信号。

复位初始化

默认 bridge_ip 使用 Versal GTY 中包含的 Master Reset Controller 来复位排序。

请参阅 （ AM002） 中的“收发器主复位”部分以获取详细信息。

当 T=0.8ns 时，gt_reset_ip0 将切换为启动复位初始化。

复位控制器状态机首先会等待 gtpowergood，然后再开始执行任何复位操作。当 T=34us 时，gtpowergood 断言有效。

txmstreset 和 rxmstreset 断言无效，这样即可启动主复位序列。

*resetdone 信号将断言无效，以响应 tx/rxmstreset 断言无效。

当 T=48us 时，lcplllock 断言有效。

当 T=50us 时，txpmaresetdone 断言有效，随后 txuserrdy 驱动至高位、txresetdone 断言有效，不久后 txmstresetdone 即断言有效。bridge_ip tx_resetdone_out_ip0 同样会断言有效。这样即可完成 TX 复位序列。

当 T=52us 时，rxpmaresetdone 断言有效，随后 rxuserrdy、rxresetdone、rxmstresetdone 以及（最后）rx_resetdone_out_ip0 断言有效。这样即可完成 RX 复位序列。

GTY 现已正常启动并运行，并采用默认 （CONFIG0） 速率 （rate_sel_ip0 = 0）。

速率变更

速率变更序列是通过将 rate_sel 端口更改为目标速率来发起的。所需的复位、时钟切换和属性更新都将自动执行。用户应等待 txresetdone 和 rxresetdone，这两者可作为当前速率变更进程和必要的复位序列均已完成的标志。

1. 当 T=63us 时，rate_sel_ip0 从 0 变更为 1。这样将发起速率变更序列，目标为自定义 GUI 的 CONFIG1 中配置的新线速率（在此例中为 25Gbps）。

2. 当 T=85us 时，txresetdone 断言有效。当 88us 时，rxresetdone 断言有效。这样即可完成速率变更序列。

3. GTY 现已正常启动并运行，并采用 CONFIG1 速率 （rate_sel_ip0 = 1）。

审核编辑：郭婷