基于Xilinx

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基于Xilinx

2024-07-17 09:29| 来源: 网络整理| 查看: 265

基于Xilinx_IBERT的光纤接口眼图测试 一、眼图是什么?二、Xilinx_IBERT三、Vivado操作步骤四、GTP 的眼图测试现象总结

一、眼图是什么?

眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形,它包含了丰富的信息,从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响,体现了数字信号整体的特征,从而估计系统优劣程度,因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。 眼图的"眼睛"张开的大小反映着码间串扰的强弱。"眼睛"张的越大,且眼图越端正,表示码间串扰越小;反之表示码间串扰越大。

二、Xilinx_IBERT

Vivado 中提供了 1 种 IBERT(Integrated Bit Error Ratio Test)工具用于对Xilinx FPGA 芯片的高速串行收发器进行板级硬件测试。其原理是通过收发器由外部回环进行自收自发而实现,通俗点说就是将同一组收发器的 TX 和 RX 进行短接,TX 发送端通过发送某种特定序列的数据流,在 RX 接收端接收后,通过比对发送和接收的数据,从而得出接收端误码的统计值。 GTP 是Xilinx自带的串行高速收发器通道,每通道的收发速度为 500 Mb/s 到 6.6 Gb/s之间。GTP 收发器支持不同的串行传输接口或协议,比如 PCIE 1.1/2.0 接口、万兆网 XUAI 接口、OC-48、串行 RapidIO接口、SATA(Serial ATA)接口、数字分量串行接口(SDI)等等。

三、Vivado操作步骤

1.新建一个工程,如 ibert_demo,在 IP Catalog 界面中双击 Debug 目录下的 IBERT 7 Series GTP IP 在这里插入图片描述

在 Protocol Definition 页面中输入 LineRate 的速度,由于使用的是 10G 的光模块(每秒可发送接收10G数据信号的光模块),这里可以选择最高的速率 5Gbps, 参考时钟为 125Mhz, LineRate 的频率为参考时钟的整数 40 倍 在这里插入图片描述

在 Protocol Selection 界面里,选择 Protocol Selection 项为 Custom 1/5Gbps 在这里插入图片描述

在 Clock Settings 界面里,选择系统时钟的管脚。这里的管脚设定需要跟开发板一致 在这里插入图片描述

选择OK, 生成后的 ibert_7series_gtp IP 自动添加到项目中在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

右键选择 ibert_7series_gtp IP,在弹出的下拉框中选择 Open IP Example Design,再选择 Example project 的放置目录 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

软件自动生成 example_ibert_7series_gtp_0 的新项目,在这个项目中 verilog 程序和管脚约束文件都已经配置好了 在这里插入图片描述

由于本次使用的开发板AX7A200硬件电路中,使用了 tx_disable 信号来允许/禁止 SFP 光模块的发送,所以这里需要在 TOP 程序中定义 2 个 tx_disable 信号并赋值为 0,一直使能 SFP 光模块的发送 在这里插入图片描述

再在 xdc 文件中添加这 2 个 tx_disable 管脚的约束 在这里插入图片描述

保存工程并编译工程生成测试的.bit 文件。

四、GTP 的眼图测试现象

在 Vivado 软件里下载.bit 文件到 FPGA,下载后选择 Auto-detect links 软件会自动检测 Serial I/O Links 在这里插入图片描述

在 Serial I/O Links 界面会出现 2 路数据通信的情况,下图为 5 Gbps 连接速度的界面 在这里插入图片描述 此界面中,比如第一个 Found 0 Link,它由 MGT_X0Y5 通道的 TX发送数据,由 MGT_X0Y4 通道的 RX 接收,数据 Link 的速度为 5Gbps; Bits 这列为发送的数据量(比如 1.155E12 就是发送了 1.155x10^12 次方个数据),这个值随着时间的增加会不断增加; Error 项为错误的数据,这里我们看到的是 0,说明没有数据接收错误; BER 为误码率, Errors 的数量除以传输的数据数量就等于 BER 误码率。 BERT Reset 是复位统计的数据,重新计数; TX Pattern 为发送的测试数据,默认为 PRBS 7bit,这里我们也可以选择其它的测试数据来测试光纤数 据的传输。

测试光纤通信的电眼图,一般情况,测试板上的电眼图需要配合高端示波器和差分探头才能测量。但这里我们不需要外接任何设备或仪器,就可以测量光纤数据通信的眼图情况,极大的方便了 FPGA 高速串行通信的软硬件调试 比如选择Found 0,右键 -> 下拉菜单选择Create Scan ,在 Create_scan 界面中无需修改,点击 OK 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

Link 速度为 5.0Gbps 的眼图如下图所示:在这里插入图片描述 眼图中颜色越蓝的地方,BER 值越小,说明这个区域误码率越低,或者几乎没有误码率。颜色越红,表示这个区域误码率越高。一般来讲,这个眼图的眼睛张的越开,说明数据传输信号越好。 一般来讲,Link 的速度越低,对应的眼图也会更好, Link 的速度越高,对应的眼图会下降。

总结

好久没来这里发文章了,冒个泡证明我还活着,最近一直都在用 OneNote 记笔记,还蛮好用,哈哈!



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