解决FPGA一个解复用和时钟域转换问题

我知道，我对与电子有关的所有事情都很着迷，但不论从哪个角度看，今天的现场可编程门阵列(FPGA)，都显得“鹤立鸡群”，真是非常棒的器件。如果在这个智能时代，在这个领域，想拥有一技之长的你还没有关注FPGA，那么世界将抛弃你，时代将抛弃你。本公众号作者ALIFPGA，多年FPGA开发经验，所有文章皆为多年学习和工作经验之总结。

Stratix IV GX内嵌SERDES结构如图所示

通道对齐(Channel Aligner)和速率匹配(Rate Matcher)。

Channel Aligner和Rate Matcher根据各种接口标准的物理编码子层(PCS，Phsical Coding Sub-layer)规定，将数据的所有通道对齐，并适配数据速率，同步编码状态机。常用的接口标准有GE、10GE和XAUI等，这部分电路结构示意图所示。

8B/10B解码。

8B/10B解码器在这里完成8B/10B解码的功能，将10bit数据转换为8bit源数据。

收端到逻辑资源的接口。

SERDES恢复出的数据进入FPGA有一个解复用和时钟域转换的问题，Stratix GX包含了专用电路可以完成8/10bit数据到8/10/20bit数据的Mux/Demux，另外SERDES收端到FPGA内部通用逻辑资源之间还有FIFO可以完成数据接口同步，其电路结构如图所示。

发送方向的结构相对简单多，只要按照收端数据流向反向追溯，就非常容易理解发端主要模块的功能与结构，发端主要包含以下功能模块。

(1)FPGA逻辑资料SERDES发端的接口电路。

从FPGA逻辑资源到发端内嵌8字节深的FIFO用以完成数据接口的同步，另外还有Mux/Demux电路，其结构与收端到FPGA逻辑资源接口电路相似。

(2)8B/10B编码。

将8bit源数据编码为10bit数据，减少连”0”或连”1”串。

(3)发端PLL。

发端PLL参数如图所示。

(4)并串转换电路(Serializer)。

其并串转换的顺序是低位(LSB)先出。

(5)输出缓冲。

其支持的I/O标准和可编程匹配阻抗特性与收端缓冲性能相似。值得一提的是，其Vod电压动态可编程范围为400Mv~1600mV，而且新器件的预加重范围提升为0%~140%(Vod为800mV条件下)。

值得强调的是，Altera Stratix GX的SERDES模块的可测试性非常好，提供丰富的环回模式，便于用户上板调试。Stratix GX的SERDES支持以下测试模式。

信道环回(Channel loopback):包括串行环回(Serial loopback)、反向链路串行环回(Reverse serial loopback )、并信环回(Parallerl loopback)和方向链路并行环回((Reverse parallel loopback)4种模式。

BIST(Built-In Self Test,内嵌式自测)产生与校验(BIST generator &verifier):包括BIST 8B并行环回、BIST并行环回和BIST串行环回3种模式。

PRBS产生与校验(BIST generator& verifier):包括PRBS并行环回和PRBS串行环回两种模