2.2.Cyclone-IV-复位控制与断电.pdf

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2. Cyclone IV 复位控制与断电

用户复位与断电信号

被复位和断电信号所影响的模块

收发器复位流程

除PCIe功能模式以外的所有支持的功能模式

Bonded通道配置

Non-Bonded通道配置

链路丢失情况下的复位流程

PCIe功能模式

PCIe复位流程

PCIe初始化/兼容阶段

PCIe常规阶段

动态重配置复位流程

PLL重配置模式中的复位流程

通道重配置模式中的复位流程

断电

仿真要求

参考信息

文档修订历史

2. Cyclone IV 复位控制与断电 November 2011 CYIV-52002-1.2 CYIV-52002-1.2 Cyclone® IV GX 器件提供了多个复位信号来对收发器通道进行独立地控制。ALTGX Transceiver MegaWizard ™插件管理器对设计中例化的每个通道均提供了单独的复位信号。此外，它对每个收发器模块也提供了一个断电 (power-down) 信号。本章节包含以下几部分内容： ■ “ 用户复位与断电信号 ” 第 2-2 页 ■ “ 收发器复位流程 ” 第 2-4 页 ■ “ 动态重配置复位流程 ” 第 2-19 页 ■ “ 断电 ” 第 2-22 页 ■ “ 仿真要求 ” 第 2-22 页 ■ “ 参考信息 ” 第 2-23 页图 2-1 显示了 Cyclone IV GX 器件的复位控制与断电模块。图 2-1. 复位控制与断电模块 tx_digitalreset rx_digitalreset rx_analogreset pll_areset gxb_powerdown 复位控制器 © 2011 Altera Corporation. All rights reserved. ALTERA, ARRIA, CYCLONE, HARDCOPY, MAX, MEGACORE, NIOS, QUARTUS and STRATIX words and logos are trademarks of Altera Corporation and registered in the U.S. Patent and Trademark Office and in other countries. All other words and logos identified as trademarks or service marks are the property of their respective holders as described at www.altera.com/common/legal.html. Altera warrants performance of its semiconductor products to current specifications in accordance with Altera's standard warranty, but reserves the right to make changes to any products and services at any time without notice. Altera assumes no responsibility or liability arising out of the application or use of any information, product, or service described herein except as expressly agreed to in writing by Altera. Altera customers are advised to obtain the latest version of device specifications before relying on any published information and before placing orders for products or services. ISO 9001:2008 Registered Cyclone IV 器件手册，卷 2 2011 年 11 月 Subscribe

2–2 用户复位与断电信号第 2 章 : Cyclone IV 复位控制与断电用户复位与断电信号 Cyclone IV GX 器件中的每一个收发器通道均具有单独的复位信号，对其物理编码子层 (PCS) 以及物理介质附加子层 (PMA) 进行复位。此外，收发器模块也具有一个断电 (power- down) 信号 , 影响到收发器模块中的多用锁相环 (PLL)、通用锁相环 (PLL) 以及所有通道。 1 所有的复位和断电信号都是异步的。表 2-1 列出了可用于收发器通道的复位信号。表 2-1. 收发器通道的复位信号信号 ALTGX MegaWizard 插件管理器配置 ■ Transmitter Only tx_digitalreset (1) ■ Receiver and Transmitter 说明对发送器 PCS 中的所有数字逻辑提供了异步复位，包括 XAUI 发送状态机。该信号的最小脉冲宽度为两个并行时钟周期。 ■ Receiver Only 对接收器 PCS 中的所有数字逻辑进行复位 , 包括： ■ Receiver and Transmitter ■ XAUI 接收器状态机 rx_digitalreset (1) rx_analogreset 表 2-1 注释： ■ GIGE 接收器状态机 ■ XAUI 通道对齐状态机 ■ BIST-PRBS 验证器 ■ BIST 增量验证器 ■ Receiver Only 对存在于接收通道中的接收器 CDR 进行复位。 ■ Receiver and Transmitter 最小脉冲宽度为两个并行时钟周期。该信号的最小脉冲宽度为两个并行时钟周期。 (1) 置位该信号，直到来自多用 PLL 以及接收器 CDR 上的时钟变得稳定。稳定的并行时钟对于 PCS 中发送器和接收器相位补偿 FIFO 的正确操作是至关重要的。 Cyclone IV 器件手册，卷 2 Altera 公司 2011 年 11 月

第 2 章 : Cyclone IV 复位控制与断电用户复位与断电信号 2–3 表 2-2 列出了用于每一个收发器模块的断电 (power-down) 信号。表 2-2. 收发器模块的断电信号信号 pll_areset gxb_powerdown pll_locked 说明复位收发器 PLL。 pll_areset 信号在以下两种情况中被置位： ■ 复位流程期间，该信号被置位来复位收发器 PLL。该信号由用户控制。 ■ 对收发器 PLL 进行重配置后，该信号被 ALTPLL_RECONFIG 控制器拉高。该信号不由用户控制。将整个收发器模块断电。当该信号被置位时，该信号将所有收发器通道中的 PCS 和 PMA 断电。该信号独立于其它复位信号进行操作。该信号对于收发器模块是通用的。一个状态信号。表明发送器多用 PLL 或通用 PLL 的状态。 ■ 高电平 — 表明多用 PLL 或通用 PLL 被锁定到输入参考时钟频率。一个状态信号。表明接收器 CDR 锁定模式的状态。 rx_freqlocked ■ 高电平 — 接收器处于 lock-to-data 模式。 busy ■ 低电平 — 接收器 CDR 处于 lock-to-reference 模式。一个状态信号。ALTGX_RECONFIG 模块上一个输出表明了动态重配置控制器的状态。该信号上电后在第一个 reconfig_clk 时钟周期保持在低电平，然后从第二个 reconfig_clk 时钟周期开始被置位。该信号的置位表明了在接收缓冲器以及接收器 CDR 上正在执行偏移校准进程。该信号被拉低表明了偏移校准的完成。另外，此 busy 信号也用于表明动态重配置的持续时间，例如在模拟重配置模式和通道重配置模式中。 1 欲了解关于偏移校准的详细信息，请参考 Cyclone IV Dynamic Reconfiguration章节。 1 如果在收发器模块中没有通道被例化，那么 Quartus® II 软件将自动关断整个收发器模块。被复位和断电信号所影响的模块表 2-3 列出了被指定的复位及掉电信号所影响的模块。表 2-3. 被复位和掉电信号所影响的模块 (1/2) 收发器模块多用 PLL 和通用 PLL 发送器相位补偿 FIFO 字节串化器 8B/10B 编码器串化器发送缓冲器发送器 XAUI 状态机接收缓冲器接收器 CDR 接收解串器接收字对齐器 rx_digitalres et — — — — — — — — — — v rx_analogreset — — — — — — — — v — — tx_digitalres et — v v v v — v — — — — pll_areset gxb_powerdown v — — — — — — — — — — — v v v v v v v v v v Altera 公司 2011 年 11 月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Cyclone IV 器件手册，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　卷 2

2–4 第 2 章 : Cyclone IV 复位控制与断电收发器复位流程表 2-3. 被复位和掉电信号所影响的模块 (2/2) 收发器模块接收器去偏斜 FIFO 接收器时钟速率补偿 FIFO 接收器 8B/10B 解码器接收器字节解串器接收器字节排序接收器相位补偿 FIFO 接收器 XAUI 状态机 BIST 验证器 rx_digitalres et v v v v v v v v 收发器复位流程 rx_analogreset — — — — — — — — tx_digitalres et — — — — — — — — pll_areset gxb_powerdown — — — — — — — — v v v v v v v v 您能够在各种配置中对 Cyclone IV GX 器件中的收发器通道进行配置。在除了 XAUI 功能模式之外的所有功能模式中，收发器通道可以是 bonded 或者 non-bonded。在 XAUI 功能模式中，收发器通道必须是 bonded。在 PCI Express® (PCIe®) 功能模式中，收发器通道既可以是 bonded，也可以是 non-bonded，但需要遵照指定的复位流程。本章节所介绍的 Cyclone IV GX 器件的复位流程有两类： ■ “ 除 PCIe 功能模式以外的所有支持的功能模式 ” 第 2-6 页 — 介绍了 bonded 和 non- bonded 配置中的复位流程。 ■ “PCIe功能模式” 第2-17页—介绍了PCIe模式中例化/兼容相位及常规操作相位的复位流程。 Cyclone IV 器件手册，卷 2 Altera 公司 2011 年 11 月

第 2 章 : Cyclone IV 复位控制与断电收发器复位流程 2–5 1 busy信号在第一个reconfig_clk时钟周期保持在低电平,然后从第二个reconfig_clk时钟周期开始被置位。 busy 信号随后的撤销表明了偏移校准进程的完成。除了 transmitter only 通道配置以外，此 busy 信号在收发器复位流程中是必需的。请参考图 2-2 中所示的复位流程以及图注释中列出的相应参考。 1 Altera 强烈建议遵循这些复位流程，从而对 Cyclone IV GX 收发器进行正确的操作。图 2-2 显示了 Cyclone IV GX 器件的收发器复位流程。图 2-2. 收发器复位流程图收发器初始化复位流程动态重配置所有支持的功能模式，不包括 PCI Express (PCIe) PCI Express (PIPE) 初始化/兼容与常规操作阶段 (1) PLL重配置模式的通道重配置模式的复位流程复位流程 Bonded Non-Bonded ‘Transmitter Only’ channel (2) ‘Receiver and Transmitter’ channel ‘Transmitter Only’ channel (2) ‘Receiver Only’ channel ‘Receiver and Transmitter’ channel 自动锁定模式中的接收器CDR (3) 手动锁定模式中的接收器CDR (4) 自动锁定模式中的接收器CDR (5) 手动锁定模式中的接收器CDR (6) 自动锁定模式中的接收器CDR (7) 手动锁定模式中的接收器CDR (8) 图 2-2 注释： (1) 请参考图 2-10 中的时序图。 (2) 请参考图 2-3 中的时序图。 (3) 请参考图 2-4 中的时序图。 (4) 请参考图 2-5 中的时序图。 (5) 请参考图 2-6 中的时序图。 (6) 请参考图 2-7 中的时序图。 (7) 请参考图 2-8 中的时序图。 (8) 请参考图 2-9 中的时序图。 Altera 公司 2011 年 11 月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Cyclone IV 器件手册，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　卷 2

2–6 第 2 章 : Cyclone IV 复位控制与断电收发器复位流程除 PCIe 功能模式以外的所有支持的功能模式这一部分对 bonded 和 non- bonded 配置中的收发器通道复位流程作了介绍。一些常用配置的时序图将有助于正确复位流程的实现。在这些配置模式中，您既可以在自动锁定模式中，也可以在手动锁定模式中对接收器 CDR 进行设置。 1 在手动锁定模式中，根据 rx_locktorefclk 和 rx_locktodataIn 信号上的逻辑电平，接收器 CDR 锁定到参考时钟 (lock-to-reference) 或者输入串行数据 (lock- to- data)。通过采用手动锁定模式下的接收器 CDR，您可以在 non- bonded，或者 bonded 模式下对 Cyclone IV GX 器件中的收发器通道进行配置。在 bonded 配置中，例如在 XAUI 模式中，四个通道结合在一起使用。表 2-4 列出了 rx_locktorefclk 和 rx_locktodata 信号的 lock-to-reference (LTR) 与 lock-to-data (LTD) 控制器锁定模式。表 2-4. Lock-To-Reference 与 Lock-To-Data 模式 rx_locktorefclk rx_locktodata LTR/LTD 控制器锁定模式 1 — 0 0 1 0 Bonded 通道配置手动 ,LTR 模式手动 ,LTD 模式自动锁定模式在 bonded 通道配置中，您可以同时对所有 bonded 通道进行复位。一些 bonded 通道配置的实例是 XAUI、PCIe Gen1 ×2 和 ×4 以及 Basic ×2 和 ×4 功能模式。在 Basic ×2 和 ×4 功能模式中，你可以将 Transmitter Only 通道结合在一起。在 XAUI 模式中，接收通道与发送通道被结合在一起。该模式中的每一个接收通道均有各自的 rx_freqlocked 输出状态信号。您一定要考虑到复位流程中这些信号的时序。表 2-5 列出了在所提及的功能模式下，bonded 通道配置的复位与断电流程。表 2-5. Bonded 通道配置的复位与断电流程接收器 CDR 模式通道参考 Transmitter Only Basic ×2 和 ×4 “Transmitter Only 通道 ” 第 2-7 页 Receiver and Transmitter XAUI 功能模式的自动锁定模式 Receiver and Transmitter XAUI 功能模式的手动锁定模式 “ 接收与发送通道 — 自动锁定模式中的接收器 CDR” 第 2-8 页 “ 接收与发送通道 — 手动锁定模式中的接收器 CDR” 第 2-9 页 Cyclone IV 器件手册，卷 2 Altera 公司 2011 年 11 月

第 2 章 : Cyclone IV 复位控制与断电收发器复位流程 2–7 Transmitter Only 通道此配置仅包含一个发送通道。如果您在 ALTGX MegaWizard 插件管理器中的 Basic ×4 功能模式下创建了一个 Transmitter Only 实例，那么需要采用图 2-3 中所示的复位流程。图 2-3. Bonded 和 Non-Bonded 配置 Transmitter Only 通道的复位流程样例 1 s 1 2 复位与断电信号 pll_areset tx_digitalreset 输出状态信号 pll_locked 4 3 如图 2-3 所示 , 执行下面的复位步骤来实现 Transmitter Only 通道配置： 1. 上电后，置位 pll_areset 至少 1 μs ( 标记 1 和 2 的间隔时间 )。 2. 这一期间内，保持 tx_digitalreset 信号处于置位状态。拉低 pll_areset 信号后，多用 PLL 开始锁定到发送器输入参考时钟。 3. 当多用 PLL 锁定时 ( 由 pll_locked 信号变为高电平 ( 标记 3) 表明 ), 拉低 tx_digitalreset 信号 ( 标记 4)。此刻，发送器便可以开始数据发送。 Altera 公司 2011 年 11 月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Cyclone IV 器件手册，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　卷 2

2–8 第 2 章 : Cyclone IV 复位控制与断电收发器复位流程接收与发送通道 — 自动锁定模式中的接收器 CDR 该配置包含发送通道以及接收通道。当接收器 CDR 处于自动锁定模式中时，需要采用图 2-4 中所示的复位流程。图 2-4. Bonded 配置接收与发送通道 — 自动锁定模式中的接收器 CDR 的复位流程样例复位信号 1 µs 1 2 pll_areset tx_digitalreset rx_analogreset rx_digitalreset 输出状态信号 3 pll_locked busy (3) rx_freqlocked[0] rx_freqlocked[n] (1) 图 2-4 注释： 4 6 Two parallel clock cycles 5 8 7 7 tLTD_Auto (2) (1) rx_freqlocked[n] 信号的数量取决于已配置的通道数量。 n= 通道数量。 (2) 关于 tLTD_Auto 持续时间，请参考 Cyclone IV Device Datasheet章节。 (3) 当发生偏移校准时， busy 信号仅在初始上电期间被拉高或拉低。在随后的复位流程中，只有对 ALTGX_RECONFIG 宏功能进行读或写操作时， busy 信号才会被拉高或拉低。如图 2-4 所示 , 执行下面的复位步骤来实现自动锁定模式中的接收器 CDR 配置： 1. 上电后，置位 pll_areset 至少 1 μs ( 标记 1 和 2 的间隔时间 )。 2. 保持 tx_digitalreset、 rx_analogreset 和 rx_digitalreset 信号在此期间处于置位状态。拉低 pll_areset 信号后，多用 PLL 开始锁定到输入参考时钟。 3. 多用 PLL 锁定后 ( 由 pll_locked 信号变为高电平表明 ), 拉低 tx_digitalreset 信号。此刻，发送器便可以开始数据传输。 Cyclone IV 器件手册，卷 2 Altera 公司 2011 年 11 月

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