Ultrascale+ GTY transceivers Quad pll

本文介绍了QuadPLL(QPLL)的工作原理及配置方法。QPLL包含两个PLL,用于高速串行收发器信道,当信道速率超过一定阈值时启用。QPLL通过GTREFCLK0和GTREFCLK1提供参考时钟,控制时钟分频器,进而影响PMA和PCS数据块。文章还详细解释了QPLL输出频率和线速率的计算公式。

每个Quad 包含两个基于LC的PLL,称为Quad PLL(qpl0和qpl1)。任何一个QPLL都可以由同一个四路中的串行收发器信道共享,但不能由其他四路中的信道共享。当以高于CPLL工作范围的线路速率操作信道时,需要使用QPLL0/1。gtye3/4_common原语封装了gty qpll0/1,并且在使用qpll时必须实例化。

当信道运行速度超过16.375 GB/s时,QPLL0必须使用GTREFCLK0,QPLL1必须使用GTREFCLK1。QPLL0/1输出为在同一个Quad 内的每个串行收发器信道的Tx和Rx时钟分频器数据块提供参考时钟,从而控制PMA和PCS数据块使用的串行和并行时钟的生成。


2-13说明了QPLL0/1体系结构的概念视图。在输入时钟被送入相频率检测器之前,它被一个系数m所除。反馈分压器n决定VCO的倍增比。对于低于28.1 GB/s的线速率,支持fractional-N除法器,其中有效比是n因子加分数部分的组合。QPLL0/1
输出频率取决于QPLL[0/1]CLKOUT_RATE的设置。当QPLL[0/1]CLKOUT_RATE设置为HALF时,输出频率为VCO频率的一半。当设置为FULL时,输出频率与VCO频率相同。一个lock indicator比较参考时钟和VCO反馈时钟,以确定是否已实现频率锁定。

QPLL0/1 VCO在两个不同的频段内工作。表2-12描述了这些波段的额定工作范围。有关更多信息,请参阅UltraScale和UltraScale+设备数据表

向导根据应用程序要求选择适当的波段和qpll设置。

公式2-3显示了如何确定PLL输出频率(GHz)。对于高于28.1 GB/s的线速率,忽略小数部分。

公式2-4显示了如何确定线速率(GB/s)。d表示信道中Tx或Rx时钟分频器块的值。D的有效设置见第45页表2-9。

                   

方程式2-5显示了如何确定方程式2-3中给出的反馈除法器的分数部分。

              

以10.3125G为例,Fpllclkin=64.453125M,N=160,M=1,QPLL_CLKOUTRATE=2,D=1。

fpllclkout=64.453125*160/2=5.15625G

flinerate=fpllclkout*2/D=10.3125G

 

<think>好的,我需要帮助用户配置UltraScale FPGAs Transceivers Wizard以实现4k60Hz的视频传输。首先,我应该理解用户的需求:他们可能在进行HDMI 2.0或DisplayPort 1.4相关的设计,需要高速串行接口来支持4K分辨率60Hz的刷新率。接下来,我需要回忆相关的配置步骤和关键参数。 根据引用[2],Xilinx Transceivers Wizard IP的配置涉及时钟方案和用户侧逻辑。4k60Hz通常需要约12 Gbps的传输速率(每个通道),比如HDMI 2.0使用3个通道,每个通道5.94 Gbps,总数据速率约17.82 Gbps。但具体数值可能因编码方式不同而变化,比如8b/10b编码会增加额外开销。因此,用户需要配置Transceiver的线速率到合适的值,比如11.88 Gbps(考虑编码后的实际速率)。 步骤方面,用户需要先打开IP Catalog,找到UltraScale Transceivers Wizard,设置线速率、参考时钟、数据宽度等参数。引用[1]提到选择正确的IP和系列,所以必须确认使用的是UltraScale/UltraScale+的IP。然后,在IP配置界面中,设置Line Rate为所需的值,如11.88 Gbps,参考时钟根据硬件设计选择,可能是148.5 MHz或类似频率。 接下来,数据通道配置部分需要设置内部数据宽度,比如32位或64位,以及选择合适的协议,如HDMI或自定义协议。引用[3]提到了用户数据端口的前缀,用户需要确保数据接口与用户逻辑匹配,可能需要使用AXI-Stream或其他接口。 时钟方案是关键,引用[2]提到两种时钟配置,24.33024G和10.1376G,但用户的情况可能需要不同的设置。需要根据参考时钟源选择QPLL或CPLL,通常高于10 Gbps的线速率使用QPLL。同时,用户侧逻辑的时钟需要与Transceiver的时钟域同步,可能涉及异步FIFO或时钟域交叉技术。 在生成IP后,用户需要实例化IP核,并连接用户数据和控制信号。验证部分可能需要使用IBERT测试比特误码率,或者通过实际视频输出测试。此外,需要注意PCB布局和信号完整性,确保高速信号的质量。 用户可能遇到的问题包括线速率设置错误、时钟不匹配或数据对齐问题。建议他们参考Xilinx文档,如PG182,以及应用笔记,如HDMI/DisplayPort解决方案。同时,调试时可使用Vivado的ILA核进行实时信号捕获。 最后,生成相关问题时应覆盖配置步骤、时钟设计、数据接口、调试方法等,帮助用户全面了解配置过程和潜在挑战。</think>以下是如何使用Xilinx UltraScale FPGAs Transceivers Wizard进行4k60Hz配置的分步指南: 1. **IP核配置基础** - 在Vivado中打开IP Catalog,搜索"UltraScale FPGAs Transceivers Wizard"[^1] - 选择与FPGA型号匹配的IP版本(例如GTY Transceiver) - 设置线速率(Line Rate):4k60Hz视频流通常需要$11.88\ Gbps$(HDMI 2.0标准)或$17.82\ Gbps$(三通道组合) 2. **时钟架构设置** - 选择QPLL/CPLL配置: $$ f_{line} = \frac{N \times f_{ref}}{M \times D} $$ 其中$N/M$为PLL分频比,$D$为分频系数 - 对于$11.88\ Gbps$速率,推荐使用QPLL配置148.5MHz参考时钟[^2] 3. **协议参数配置** ```TCL # 示例配置参数 set_property CONFIG.identical_val_tx_line_rate {11.88} [get_ips gtwizard_0] set_property CONFIG.identical_val_rx_line_rate {11.88} [get_ips gtwizard_0] set_property CONFIG.gt_val_tx_refclk {148.5} [get_ips gtwizard_0] ``` 4. **数据接口设计** - 配置用户侧接口为64b/66b编码 - 设置TX/RX数据位宽为32位或64位 - 启用TX缓冲旁路模式(Bypass Controller)减少延迟[^3] 5. **验证与调试** - 使用IBERT进行眼图扫描 - 通过AXI-Lite接口监控误码率 - 实施PRBS模式验证链路稳定性
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