关于7系列FPGA GT 高速收发器的一些认识（一）

最新推荐文章于 2025-03-13 18:23:41 发布

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文章标签： fpga开发硬件工程

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/aaa23d1/article/details/127128669

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本文详细解析了7系列FPGA中的GT高速收发器（GTX）的概念，包括quad、bank和channel的基本定义，以及QPLL和CPLL的工作原理。介绍了quad作为bank的一种特殊形式，其内部组成及工作方式，并解释了如何利用QPLL和CPLL的不同特性来灵活配置GTX的线速率。

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一.基本概念

1.对于quad的理解

一个quad包括4组GT 高速收发器（GT 高速收发器有四种，差异不大，以下为GTX），基于交换机即是对应4个端口，每一个quad有着2组差分时钟，但是7系列支持南北时钟，也就是除了该quad自身拥有的2组差分时钟，该quad还可以被上下两个quad的总共4组差分时钟驱动。7系列的FPGA中，所有GTX的quad位于模具一侧的单个列中。如图：右边橘黄色部分即为quad。（图中标黄部分有两个quad）

2.bank

每个bank的接口标准由其接口电压VCCO决定，一个bank只能有一种VCCO，但不同bank的VCCO可以不同，只有相同电气标准的端口才能连接在一起。7系列FPGA中是按照bank来进行划分，而对于quad来说，一个quad相当于一个bank，quad中4个GTX所用的电压驱动一样。图一中的前四组橘黄色块为一个quad，对应117bank（白框）中的4组黄点。网上很多资料都说一个bank为一个quad，其实不完全对，一个bank包括很多接口标准一样的IO口，而quad只是其中一部分，但是平常大家都叫quad为bank。

3.Channel

一个GTX是一个Channel。

4.QPLL和CPLL

已知4个GTX为一个quad，一个GTX是一个Channel。QPLL是一个quad共用的PLL， CPLL是一个Channel所使用的PLL。前者位于quad的common模块中，后者位于Channel模块中。如下图：

二.由表如里

图一中的一个区域称为Clock region，图二中的一个区域称为一个bank，图三就是一个quad。细品！

1.图三中的COMMON区域

上面说过一个quad可以由6组差分时钟驱动，对应图四中的前六组差分时钟，第七组可以不关注，COMMON可以产生两个时钟，QPLLOUTCLK给GTX的收发端用，QPLLOUTREFCLK的作用下面在讲。

2.图三中的CHANNEL区域

CPLL和QPLL一样，由6组差分时钟的其中一组驱动，当CPLL和QPLL的驱动时钟一样的时候，其实该驱动时钟就是QPLLOUTREFCLK（如图七）。QPLLOUTCLK和CPLLOUTputCLK通过一个由SYSCLKSEL控制的选择器来驱动GTX的收发端。这里就会有人问了，为啥GTX不只用QPLL或者CPLL，而且二者的驱动时钟可以一样，二者到底什么不一样。二者区别在于两者支持的线速率不同，对于CPLL来说，支持的线速率位1.6GHz到3.3GHZ之间，而对于QPLL来说，GTX支持的线速率分两档，Lower Baud支持5.93GHz~8.0GHz，Upper Baud支持9.8GHz~12.5GHz。用户可以灵活使用QPLL或CPLL的不同组合来驱动GTX的收发数据路径。

3.QPLLOUTREFCLK的作用