本文作者：AMD 工程師Cheng Zhang

PAM4(4-Level Pulse Amplitude Modulation) 的全稱是四電平脈沖幅度調制，通過種不同的電平進行信號傳輸，每個電平幅度分別對應 00、01、10 和11。每個周期可以傳輸兩個 Bit 的信息，相比傳統的 NRZ 模式，信號傳輸速率相當于原來的兩倍，當前主流的 400G 光模塊廣泛采用 PAM4 技術。AMD Versal自適應 SoC 的 GTM 支持 PAM4 電平，本文將介紹如何使用 GTM 仿真和觀察 PAM4 信號。

新建 GTM Example Design：

1. 點擊 AMD VivadoDesign Tool 左側導航欄 Create Block Design 新建 BD文件。

2. 在 BD的空白處右擊，選擇 Add IP，在彈出的對話框種選擇 Versal ACAPs Transceivers Wizard。

3. 配置 Transceiver Wizard。

Transceiver Type 選擇 GTM。

Transceiver Configs Protocol 頁面可以選擇多種 Preset 的模板，這里選擇 GTM:(PAM4) Ethernet 53G，其余保持默認。

4. 右擊 IP 選擇 Open IP Example Design。

運行行為仿真

1. 在 Settings 頁面的 Simulation 菜單中加入命令 -d SIM_SPEED_UP 可加速仿真結束的時間，如下圖所示：

2. 單擊 Run Simulation 進入到仿真界面，并且全速運行直到仿真結束。

TestBench 代碼分析

1.進入到仿真界面以后，首先會看到 GT_Serial_TX_rxp/n 和 GT_Serial_RX_rxp/n 都處于高阻（High-Z）狀態，這是因為外部的端口信號只支持 0 和 1 兩種狀態，而 PAM4 信號有 0，1，2，3 四種狀態，端口上無法顯示出 4 種電平狀態所導致。

2. 為了解決這個問題，需要把端口等效成 Integer。以 GTM Ch0 為例，在 Testbench 里面定義了兩個 Integer 類型的信號名：gtm_ch0_p/n。

3. Testbench 中通過以下方式對信號賦值：

通過這個路徑可以看到，在 GTM 的 Quad 中已經對 TXP/N 定義了一個 Integer，通過 Force 的方式直接把 Integer 賦值到 gtm_ch0_p/n，再賦值給底層 GTM 的 CH0_GTMRXP/N_integer，從而模擬外部回環。

4. 因此，需要在 Watch 窗口中觀察 gtm_ch0_p/n 或者底層的 CH0_GTMTXP/N_integer 和 CH0_GTMRXP/N_integer。

5. 對信號名右擊，在彈出的 Waveform Style 中選擇 Analog，然后在 Analog Settings 中把 Interpolation Style 設置為 Hold。這樣就可以更加直觀的查看 PAM4 信號的變化。

6. 當 Versal GTM 模式設置為 NRZ 時，也需要同樣觀察相關的 Integer 信號。