原標(biāo)題：GTX/GTH收發(fā)器時(shí)鐘架構(gòu)應(yīng)用介紹

GTX/GTH收發(fā)器時(shí)鐘架構(gòu)是高速串行通信中的重要組成部分，它支持多種協(xié)議，如PCIe Gen1/2/3、SATA、Ethernet等，并在數(shù)據(jù)處理和傳輸中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。以下是對(duì)GTX/GTH收發(fā)器時(shí)鐘架構(gòu)的詳細(xì)介紹：

一、GTX/GTH收發(fā)器概述

GTX/GTH收發(fā)器是Xilinx FPGA系列中的高速串行通信收發(fā)器，具有高度可配置性，并與FPGA的可編程邏輯資源緊密集成。GTX收發(fā)器支持500Mb/s至12.5Gb/s的線路速率，而GTH收發(fā)器則支持高達(dá)13.1Gb/s的線路速率。

二、時(shí)鐘架構(gòu)組成

GTX/GTH收發(fā)器的時(shí)鐘架構(gòu)主要由以下幾個(gè)部分組成：

1. 參考時(shí)鐘：GTX/GTH收發(fā)器使用參考時(shí)鐘產(chǎn)生內(nèi)部比特時(shí)鐘，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。收發(fā)器在PCIe模式下，推薦的參考時(shí)鐘為100MHz，但也可以選擇125MHz或250MHz。對(duì)于XAUI應(yīng)用，則使用單一的156.25MHz參考時(shí)鐘。

2. PLL（鎖相環(huán)）：GTX/GTH收發(fā)器內(nèi)部包含多個(gè)PLL，如CPLL和QPLL。CPLL是每個(gè)通道（Channel）獨(dú)有的，而QPLL則是一個(gè)Quad（四個(gè)通道組成的組）共用的。PLL用于產(chǎn)生和調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。

3. 時(shí)鐘管理：GTXE2_COMMON模塊負(fù)責(zé)時(shí)鐘管理，包括參考時(shí)鐘緩沖和恢復(fù)時(shí)鐘的管理。它確保時(shí)鐘信號(hào)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，以滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/span>

三、時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)用

1. 發(fā)送端時(shí)鐘：

• GTX/GTH收發(fā)器的發(fā)送端（TX）使用參考時(shí)鐘作為TXOUTCLK的源時(shí)鐘。當(dāng)TX buffer旁路時(shí)，TXOUTCLKSEL必須選擇GTX/GTH收發(fā)器的參考時(shí)鐘。

• 發(fā)送端還使用內(nèi)部產(chǎn)生的25MHz時(shí)鐘，該時(shí)鐘來自參考時(shí)鐘的分頻，用于同步器和定時(shí)器以及各種GTX/GTH收發(fā)器操作。

2. 接收端時(shí)鐘：

• 在同步時(shí)鐘應(yīng)用中，GTX/GTH收發(fā)器的接收端（RX）使用與發(fā)送端相同的參考時(shí)鐘作為RXUSRCLK和RXUSRCLK2的源時(shí)鐘。

• 在異步時(shí)鐘應(yīng)用中，RX恢復(fù)時(shí)鐘來自主Lane0，作為RXUSRCLK和RXUSRCLK2的時(shí)鐘源。

四、時(shí)鐘配置與優(yōu)化

1. PCIe參考時(shí)鐘配置：

• 對(duì)于PCIe Gen3應(yīng)用，必須使用QPLL。

• 在PCIe模式中，PCLK是FPGA邏輯接口，用于同步并行接口數(shù)據(jù)傳輸。推薦的PCLK時(shí)鐘為：Gen1中為125MHz，Gen2和Gen3中為250MHz。

• 推薦PCIe模式中內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)位寬相同，此時(shí)[TX/RX]USRCLK和[TX/RX]USRCLK2時(shí)鐘頻率相同。

2. XAUI時(shí)鐘配置：

• 在XAUI操作模式中，GTX/GTH收發(fā)器內(nèi)部數(shù)據(jù)位寬和FPGA接口位寬為2字節(jié)位寬，此時(shí)[TX/RX]USRCLK和[TX/RX]USRCLK2頻率相同，即都為156.25MHz。

• 對(duì)于XAUI應(yīng)用，推薦TX buffer旁路，并使用GTX/GTH收發(fā)器參考時(shí)鐘作為TXUSRCLK和TXUSRCLK2時(shí)鐘源。

3. 時(shí)鐘偏移與穩(wěn)定性：

• GTX/GTH收發(fā)器要求參考時(shí)鐘在電源上電后必須保持穩(wěn)定和自由運(yùn)行。

• 對(duì)于異步時(shí)鐘應(yīng)用，最差的頻率偏移必須保持在±600ppm或±300ppm以內(nèi)。

五、應(yīng)用實(shí)例

GTX/GTH收發(fā)器時(shí)鐘架構(gòu)在PCIe和XAUI等協(xié)議中得到了廣泛應(yīng)用。例如，在PCIe應(yīng)用中，GTX/GTH收發(fā)器通過精確的時(shí)鐘管理和配置，實(shí)現(xiàn)了高速、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸。而在XAUI應(yīng)用中，則利用單一的156.25MHz參考時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)傳輸和同步。

綜上所述，GTX/GTH收發(fā)器時(shí)鐘架構(gòu)是高速串行通信中的重要組成部分，它通過精確的時(shí)鐘管理和配置，實(shí)現(xiàn)了高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，GTX/GTH收發(fā)器將在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為數(shù)據(jù)傳輸和通信領(lǐng)域帶來更多的創(chuàng)新和突破。