原创 【FPGA】Xilinx 7系列FPGA收发器架构之接收器（RX）（十三）

我从之前就关注一个工程师分享有关于FPGA的资料，陆陆续续也记录收藏了不少，这次分享给大家共同学习和进步吧

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引言：本节我们介绍FPGA收发器RX以下相关内容：

RX字节和字对齐

RX弹性缓冲器

1.RX字节和字对齐

1.1功能描述

输入到FPGA收发器的串行数据在解串（串并转换）之前必须进行符号边界对齐。为了保证数据对齐，发送器发送一个通常称为comma码（K码）的字符，接收器在输入的数据里查找comma码。当发下comma码后，则将comma移动到字符边界，这样使得接收到的并行数据匹配发送的并行数据。

图1显示了10bit comma对齐过程。RX接收到没有对齐的数据在图中右侧。图中虚线为查找到的comma码，标志查找到字节边界，图中左侧comma之后每10bit自动划分为一个字，自此完成数据字对齐。

图1、10bit comma对齐过程

图2显示左侧显示了TX发送并行数据，右侧显示了RX在comma对齐后识别到了正确的并行数据。

图2、并行数据comma对齐

1.2使能Comma对齐

将RXCOMMADETEN端口设置为高，使能Comma对齐模块，旁路该模块会减少路径延迟。

1.3配置Comma参数

为了设置comma参数，需要配置ALIGN_MCOMMA_VALUE，ALGN_PCOMMA_VALUE和ALIGN_COMMA_ENABLE属性。comma的长度和RX_DATA_WIDTH有关。图3显示了comma匹配掩码模式

图3、comma匹配掩码模式

图4、GTX IP核comma配置

扩展的comma匹配掩码模式与之类似。

1.4 comma状态指示

当MCOMMA或者PCOMMA对齐被激活后，任何匹配的comma模式与最近的边界重新对齐。comma对齐后，RXBYTEISALIGNED信号置为高。此时可以将RXENMCOMMAALIGN和RXENPCOMMAALIGN置为0，关闭comma对齐功能，使comma对齐模块保持当前对齐位置。

当RXBYTEISALIGNED置为高时，表明已经检测到comma与字节边界对齐。若后续到达的comma都可以对齐，则RXBYTEISALIGNED继续为高，否则RXBYTEISALIGNED为低。

1.5 comma对齐边界设定

ALIGN_COMMA_WORD属性用于定义对齐边界。边界空白区域长度由RX_DATA_WIDTH属性决定，边界位置的数量由RX用户接口RXDATA的字节数决定。图5显示了可选择的字节边界。

图5、可选择的字节边界

1.6 comma 手动对齐

通过RXSLIDE信号可以设置手动comma对齐。手动comma对齐时，RXENMCOMMAALIGN和RXENPCOMMAALIGN信号输入为0。RXSLIDE信号每次置高一个RXUSRCLK2时钟周期，并行数据向左移动一位。图6为手动comma码对齐时序图。

图6、手动comma码对齐时序图

图7显示了配置GTX/GTH IP核该接口配置选项。

图7、GTX/GTH IP核手动comma对齐配置接口

2.RX 弹性Buffer

2.1 功能概述

GTX/GTH收发器内部包括两个内部并行时钟域：PMA并行时钟域XCLK和RXUSRCLK时钟域。为了正确接收数据，PMA并行速率必须匹配RXUSRCLK时钟速率，并且解决跨时钟域问题。图8显示了XCLK和RXUSRCLK时钟域。

图8、XCLK和RXUSRCLK时钟域

GTX/GTH收发器提供了RX弹性缓冲器和RX相位对齐电路两种方法解决跨时钟域问题。这两种方法的特性对比如图9所示。

图9、RX弹性缓冲器和RX相位对齐电路比较

2.2 RX Buffer旁路功能

旁路RX弹性缓冲区是7系列GTX/GTH收发器的高级特性。RX相位对齐电路用来调整SIPO并行时钟和XCLK时钟域相位差异，以保证数据从SIPO可靠的传输到PCS组件。它也通过RXUSRCLK来调整RX延迟，以补偿由于温度或者电压变化引起的延迟。RX相位延迟和对齐可以通过GTX/GTH收发器自动调整或者手动调整。图10显示了XCLK和RXUSRCLK时钟域。

图10、使用RX相位对齐

RX弹性缓冲器可以旁路，以减少数据路径延迟。旁路以后时钟校准和通道绑定将不可用。当RX Buffer旁路后，RXSLIDE_MODE设置为AUTO或者PMA，RXOUTCLK必须来自SIPO恢复时钟，RXUSRCLK必须来自RXOUTCLK。