Xilinx FPGA平台GTX简易使用教程(三)

所有IP核没有正确工作，原因一半是时钟，一半是复位。

前言

复位与初始化部分其实还挺复杂，还好GTX已经帮我们做好了，不想麻烦的直接跳到文末看结论~~~不过了解下也挺有意思的~~

同时GTX复位也挺随意的，你想怎么复位都可以，支持整体复位，单个组件复位。我们也可以不复位，核不会因为我们没有进行软复位就不对核进行复位，在上电之后会自动进行一系列的复位，不随你的意志而转移。下面我们就来仔细研究研究GTX的复位吧!

一、复位与初始化

在FPGA上电配置之后，必须进行初始化才能使用GTX/GTH。(后文全用GTX表示，同样适用于GTH)GTX的发送器(TX)和接收器(RX)可以独立的同步进行初始化。

GTX的TX和RX初始化包含两步：

1. 初始化相关的PLL来驱动TX/RX

2. 初始化TX和RX的数据路径(PMA+PCS)

GTX的TX和RX能从QPLL或者CPLL接收一个时钟。所以在TX/RX初始化之前必须对相关的PLL(QPLL/CPLL)进行初始化。TX/RX使用的任何PLL都是单独的进行复位，PLL复位操作与TX/RX复位完全独立。TX/RX的数据路径复位必须在相关的PLL复位完成，locked之后进行。(就跟我们使用PLL IP核一样，等locked拉高之后，时钟稳定才能使用)

看图说话：TX/RX是独立的并行的进行复位操作。

GTX的TX和RX使用一个状态机来控制初始化过程，并被划分为几块来分别复位。该划分允许复位状态机按顺序控制复位过程：PMA可以首先被复位，PCS可以在TXUSERRDY或者 RXUSERRDY信号被断言后进行复位。在需要的时候，它也同样允许PMS，PCS，他们内部的功能模块独立的进行复位。

GTX提供了两种复位类型： initialization 和 component。

? Initialization Reset: 初始化复位。这种复位用作GTX完全复位。必须在设备上电及配置完成之后。在必要的时候，TX端口和RX端口的复位(GTTXRESET 和 GTRXRESET)同样可被用来重新初始化GTX的TX和RX。

? Component Reset: 模块复位。对TX / RX 单独部分进行复位。 TX模块复位端口包括TXPMARESET 和TXPCSRESET 。RX 模块复位端口包含RXPMARESET，RXDFELPMRESET，EYESCANRESET， RXPCSRESET， RXBUFRESET和 RXOOBRESET。(有木有很多很复杂。。)

注：

1. 所有的复位高电平有效。

2. 这些复位都是异步的。对这些异步复位的推荐设计是一个(各自时钟域)时钟周期的脉冲信号。

3. 复位端口不应该被用做下电的目的。

两种复位类型主要有以下不同：

TX部分：

RX部分：

二、复位模式

GTX的初始化复位 (initialization reset) 只能使用顺序复位模式(Sequential mode )。

GTX的TX复位只能使用顺序复位模式(Sequential mode )。

GTX的RX复位可以使用两种复位模式：

Sequential mode ：顺序复位。随复位状态机(initialization 或 component)顺序复位各个部分。

Single mode ：单独复位。仅复位单个部分(PMA、PCS、内部功能块)。

复位完成由信号(TX/RX)RESETDONE表示，由低到高。

复位模式对CPLL和QPLL没有任何影响。GTX也可以被软件进行弹性复位设置，不管是哪种模式。

使用GTRESETSEL来选择复位模式，RESETOVRD必须驱动为低电平。详细见下表：

注：复位前，GTRESETSEL和RESETOVRD需要300-500ns的有效时间。

三、CPLL复位

在相关时钟边沿信号被检测到之前，CPLL必须使用CPLLPD端口来下电。在CPLLPD被释放后，CPLL在使用之前必须进行复位。每个GTX通道都有3个专用端口用来CPLL复位。如下图：

CPLLRESET ：CPLL的复位输入。推荐设计是一个时钟周期。

CPLLLOCK ：拉高时，表示CPLL的复位完成。

内部CPLL复位信号：低有效。但是由GTX内部电路产生的真正的CPLL复位必须比CPLLRESET高脉冲时间要长。这个时间跟带宽、时钟频率等有关。

四、QPLL复位

QPLL复位大致与CPLL相同。放张图：

五、GTX TX初始化与复位

开门见山的说：GTX的TX复位只能使用顺序复位模式(Sequential mode )。

GTX的TX使用一个复位状态机来控制复位过程。TX复位分为两部分：TX PMA和TX PCS。

回忆下(1)GTX基本知识所介绍的：GTX的TX和RX均有PMA+PCS两个子层组成。

在整个PMA和PCS中，都由这个复位状态机按顺序执行复位。如下图：

使用TXPMARESET来对TX进行复位，TXRESETDONE拉高表示复位完成。

直到TXUSERRDY被检测为高时，TX复位状态机才对PCS进行复位。但是，驱动TXUSERRDY为高需满足以下条件：

1. 所有应用到的时钟包括TXUSRCLK/TXUSRCLK2必须稳定，或者locked(在PLL/MMCM被使用的时候)

2. 用户接口已经准备好传输数据到GTX。

5.1 GTX TX复位和初始化的端口信号

5.2 GTX TX复位对配置完成的响应

TX复位必须满足下列条件：

1. 使用顺序复位模式，GTRESETSEL必须为低。.

2. GTTXRESET必须使用。

3. 在复位完成前(TXRESETDONE拉高)，TXPMARESET和TXPCSRESET 必须驱动为低不变。

4. 在PLL locked之前，GTTXRESET不能被驱动为低。

如果加载配置时，复位模式默认为顺序复位模式，在配置加载后等待最少500ns，C/QPLLRESET 和GTTXRESET 就可以被断言了。

如果复位模式为single mode，用户必须：

1. 在配置加载完成后，等待最少500ns。

2. 将复位模式改为顺序复位模式 Sequential mode。

3. 再等待300-500ns。

4. 断言 C/QPLLRESET和 GTTXRESET。

推荐的设计是使用来自相关的CPLL或者QPLL的PLLLOCK 来释放GTTXRESET由高到低。

TX复位状态机等GTTXRESET拉高，开始TX复位，直到GTTXRESET被释放低为止。

如下图所示：

5.3 GTX TX复位对GTTXRESET脉冲的响应

GTX允许用户在任意时刻对TX进行复位，只需要给GTTXRESET一个有效的高脉冲信号。 TXPMARESET_TIME和 TXPCSRESET_TIME 可以被设置为静态的也可以通过DRP端口来动态设置以适配在申请 GTTXRESET之前要求的复位时间。

当使用GTTXRESET时必须满足以下条件：

1. 使用sequential mode必须将GTRESETSEL置低。

2. 在复位完成之前，TXPMARESET 和 TXPCSRESET 必须一直为低。

3. 相关 PLL必须 locked。

4. GTTXRESET的推荐设计是一个时钟周期脉冲。

5.4 GTX TX 模块复位

TX PMA和 TX PCS 可以单独进行复位。在 TXPMARESET 或者 TXPCSRESE复位过程完成之前，TGTTXRESET必须保持为低。驱动TXPMARESET从高到低来启动PMA复位程序， 在TXPMARESET复位过程中，TXPCSRESET必须保持为低。

在顺序复位模式，复位状态机在PMA复位完成后，(如果TXUSERRDY为高)自动开始PCS复位。如下图：

当TXUSERRDY为高时，驱动TXPCSRESET由高到低来启动PCS复位程序。在PCS复位过程中，TXPMARESET 必须保持为低。

在顺序复位模式，复位状态机仅复位PCS，如下图：

六、RX复位与初始化

已经快11点了，累了，溜了溜了，，，放张图：

结论

由GTX核分别输出了发送端TX和接收端RX的初始化完成信号：

TX： gt0_tx_fsm_reset_done_out(output)

RX： gt0_rx_fsm_reset_done_out(output)

直接使用这两个信号就好，TX复位完成就可以开始发送数据，RX复位就可以接收数据。

也可以加个信号 GT_RESET_DONE;

assign GT_RESET_DONE = gt0_tx_fsm_reset_done_out && gt0_rx_fsm_reset_done_out;

先用起来，后面再深入研究，不过了解了复位过程发现还是有点意思~

OK，前面说了一大堆结论却还是很简单的~

拿去搬砖吧~

审核编辑：汤梓红