寫在前面
IP是什么？簡(jiǎn)單來講，IP就是Xilinx或者第三方開發(fā)者把自己的邏輯模塊封裝成一個(gè)黑盒子，然后拿出來給別人用。那什么又是黑盒子？黑盒子就是你看不到里面的東西，你只能看到外面的接口。也就是說IP是某類可以不了解內(nèi)部構(gòu)造，僅僅需要對(duì)對(duì)外接口操作即可以使用的某類特定功能模塊。

封裝成黑盒子的好處是顯而易見的-----你無需對(duì)復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)了如執(zhí)掌，只要能做到如何使用即可。可能有人會(huì)說了：那這豈不是不符合我們從小學(xué)習(xí)的“知其然，知其所以然”？不好意思，你是工程師，你不是科學(xué)家。老板只關(guān)心你把東西做出來、做好，不會(huì)關(guān)心這個(gè)東西你到底懂不懂。

說了這么多的意思就是。Aurora IP核這個(gè)東西我們會(huì)用就行了，不用糾結(jié)它具體是怎么實(shí)現(xiàn)的（當(dāng)然知道肯定更好，無非就是個(gè)時(shí)間性價(jià)比的問題）。那么具體到一個(gè)FPGA IP類的黑盒子，我們需要了解哪些對(duì)外接口才能把它給用起來呢？無非就是三類：

• 時(shí)鐘：對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)，時(shí)鐘架構(gòu)是必不可少的，根據(jù)其復(fù)雜程度，時(shí)鐘數(shù)量、種類也會(huì)不同
• 復(fù)位：一個(gè)穩(wěn)健的系統(tǒng)，各類復(fù)位信號(hào)也是不可缺少的（要能把IP初始化成功）
• 指示：輔以數(shù)個(gè)指示信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)更好的操作、調(diào)試等交互功能

1、時(shí)鐘
時(shí)鐘看手冊(cè)好像很多，實(shí)際上真的與我們密切相關(guān)的無非就是4個(gè)。

首先我們打開IP定制界面的第一頁(yè)Core Options，可以看到3個(gè)時(shí)鐘：

• GT Refclk ：Aurora IP核是基于GT作為物理層實(shí)現(xiàn)的，所以時(shí)鐘GT Refclk就是GT的參考時(shí)鐘。GT的時(shí)鐘參考只能使用外部的差分時(shí)鐘，所以具體的值取決你板卡的硬件設(shè)計(jì)。默認(rèn)125Mhz。
• INIT CLK ：初始化階段的時(shí)鐘 ，在上電初始化階段，可以使用該時(shí)鐘來驅(qū)動(dòng)一些邏輯。默認(rèn)值：50Mhz。
• DRP CLK ： DRP時(shí)鐘，動(dòng)態(tài)重配置，一般沒用，默認(rèn)值：50Mhz（通常一個(gè)內(nèi)部模塊需要進(jìn)行配置，使用兩種方法：端口控制和配置參數(shù)控制。一個(gè)常見的應(yīng)用就是線速率切換。這時(shí)候就需要利用DRP端口來調(diào)整部分參數(shù)的值，然后復(fù)位GTX，使GTX工作在不同的線速率下。）。

上面這三個(gè)時(shí)鐘，是IP核工作所需要的時(shí)鐘，也是我們需要提供給IP核的。此外，還有一個(gè)時(shí)鐘是IP核提供給我們的：user_clk。這個(gè)時(shí)鐘，是IP核根據(jù)設(shè)置的線速率及Lane的位寬計(jì)算出來的用戶時(shí)鐘，用戶需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須是該時(shí)鐘域下的數(shù)據(jù)，否則會(huì)存在亞穩(wěn)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。關(guān)于user_clk值的計(jì)算我們?cè)谙乱徽鹿?jié)再討論。

基本就能總結(jié)了：1、GT Refclk的值根據(jù)對(duì)應(yīng)硬件設(shè)計(jì)的來；INIT CLK 和DRP CLK可以用PLL或者M(jìn)MCM生成；3、user_clk是用戶時(shí)鐘域，我們的數(shù)據(jù)收發(fā)接口應(yīng)該工作在此時(shí)鐘域下。

2、復(fù)位
復(fù)位信號(hào)一定要好好了解，不然你的IP為什么起不來你都不知道咋回事！

復(fù)位信號(hào)用于將Aurora 8B/10B核心設(shè)置為一個(gè)已知的啟動(dòng)狀態(tài)。在復(fù)位時(shí)，IP核停止任何當(dāng)前操作并重新初始化一個(gè)新通道。在雙工模塊上，復(fù)位信號(hào)復(fù)位通道的TX和RX兩側(cè)。

復(fù)位案例1：雙工模式下的reset復(fù)位

復(fù)位信號(hào)reset需要至少維持6個(gè)時(shí)鐘周期，然后3個(gè)周期后，channel_up信號(hào)被拉低，表示傳輸通道建立失效

復(fù)位案例2：雙工模式下的gt_reset復(fù)位

復(fù)位信號(hào)gt_reset需要至少維持6個(gè)時(shí)鐘周期，然后一段時(shí)間后，user_clk也會(huì)失效（這是因?yàn)閡ser_clk的時(shí)鐘來源是GT，gt_reset復(fù)位會(huì)從最底層的物理層復(fù)位），隨后channel_up信號(hào)被拉低，表示傳輸通道建立失效

單工模式的復(fù)位步驟就不講了，請(qǐng)參考手冊(cè)。

雙工模式下的上電時(shí)序

雙工模式下，給FPGA上電時(shí)，gt_reset和reset信號(hào)都必須保持為高電平，與此同時(shí)GT的參考時(shí)鐘gt_clk和初始化時(shí)鐘init_clk都必須保持穩(wěn)定。

雙工模式下的正常操作復(fù)位時(shí)序

1. 在gt_reset斷言之前,reset信號(hào)必須穩(wěn)定保持128個(gè)user_clk時(shí)鐘周期的斷言
2. gt_reset斷言保持一段時(shí)間(圖中所示為1s)
3. 在gt_reset取消斷言一段時(shí)間后，reset取消斷言

3、狀態(tài)指示
Aurora IP還提供了一系列的指示接口出來，方便我們進(jìn)行調(diào)試：

• loopback：回環(huán)模式，實(shí)際使用一般接到0
• power down：高電平有效。當(dāng)其為高時(shí)，GT會(huì)進(jìn)入非工作、低功耗的模式（類似睡眠模式）。我們使用的時(shí)候一般直接拉低。
• lane_up：當(dāng)對(duì)應(yīng)的Lane初始化完成后，會(huì)斷言對(duì)應(yīng)的lane_up
• channel_up：當(dāng)Auroa 8b/10b 初始化完成后，并且當(dāng)前已經(jīng)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)，會(huì)斷言該信號(hào)
• hard_err：錯(cuò)誤表征應(yīng)信號(hào)，主要是硬件類錯(cuò)誤
• soft_err：錯(cuò)誤表征應(yīng)信號(hào)，主要是軟件類錯(cuò)誤
• frame_err：錯(cuò)誤表征應(yīng)信號(hào)，主要是幀類錯(cuò)誤

4、其他
其他
除了上述部分外，還有一些不太常用的功能（自己看手冊(cè)吧）：

• 流控：Flow Control（Native Flow Control、User Flow Control）
• 加擾/解擾：Scrambler/Descrambler
• 循環(huán)冗余校驗(yàn)：Cyclic Redundancy Check，CRC

預(yù)告
下一節(jié)我們?cè)賮硪黄饘W(xué)習(xí)下Aurora IP核的example design（兩種接口一起）。

參考
Aurora 8B/10B Protocol Specification
Aurora 8B/10B v11.1 LogiCORE IP Product Guide

審核編輯：符乾江