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实现 Cyclone IV GX 器件中的动态重配置 AN-609-2.0 应用笔记 Cyclone® IV GX 收发器支持动态重配置功能，该功能提供了一个解决方案，使您可以动态配置收发器通道到多种协议，数据速率以及物理介质附加子层 (PMA) 设置，而无需打断相邻的收发器通道和关断收发器通道。本应用笔记介绍了如何使用 Cyclone IV GX 器件中的动态重配置功能，并根据您的应用需求对收发器进行重配置。以下是 Cyclone IV GX 器件支持的三种动态重配置模式： ■ 模拟 (PMA) 控制重配置模式。这一模式： ■ 通过重配置输入与输出缓冲器的设置，控制并提高板级的信号完整性。 ■ 当调试链路时，通过调整发射器或者接收器缓冲器的设置来对信号完整性进行微调。 ■ 优化信号完整性，降低比特误差率 (BER)。 ■ 通道重配置模式。这一模式： ■ 通过在同一收发器中对多种协议的支持，提供一个具有设计灵活性的可靠解决方案。 ■ 消除了使用多种专用集成电路器件（ASSP）以及板级进行设计所带来的不便，以支持不同的协议和数据速率。 ■ 锁相环 (PLL) 重配置模式。这一模式： ■ 通过增加或者减少数据速率实现自动协商应用。 ■ 支持串行协议标准以及专有协议标准的数据速率不断增长的趋势，以配合不断增加的带宽需求。如果您正在使用 Cyclone IV GX 动态重配置功能，这里有几个不支持的重配置条件。您不可以： ■ 在 Receiver Only 通道与 Transmitter Only 通道之间进行切换 ( 静态 Duplex 到 receiver [RX]- 或者 transmitter [TX]- only) ■ 在 non-bonded 配置模式与 bonded 配置模式之间进行切换 ■ 动态使能或者禁止伪随机二进制序列 (PRBS) 模式或者内建自测试 (BIST) 模式 101 Innovation Drive San Jose, CA 95134 www.altera.com © 2010 Altera Corporation. All rights reserved. ALTERA, ARRIA, CYCLONE, HARDCOPY, MAX, MEGACORE, NIOS, QUARTUS and STRATIX are Reg. U.S. Pat. & Tm. Off. and/or trademarks of Altera Corporation in the U.S. and other countries. All other trademarks and 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. Altera 公司 2010 年 12 月 Subscribe

2 设置指南设置指南接下来的部分对每一种配置模式的实现作了介绍。在各种配置模式中使用的指定阶段取决于选择的模式。表 1 列出了每一种重配置模式以及实现时所涉及的阶段。有可能涉及到的六个阶段，这取决于重配置模式： ■ 阶段 I：创建 ALTGX_RECONFIG 实例（第 3 页） ■ 阶段 II：使能 ALTGX Megafunction 中的动态重配置（第 5 页） ■ 阶段 III：创建 ALTPLL_RECONFIG 实例（第 8 页） ■ 阶段 IV：连接 ALTGX、ALTGX_RECONFIG 与 ALTPLL_RECONFIG 实例的时钟端口（第 11 页） ■ 阶段 V: 分别为通道重配置模式与 PLL 重配置模式生成一个 .mif 文件（第 12 页） ■ 阶段 VI: 分别为通道重配置模式与 PLL 重配置模式创建单端口 (1-Port)ROM（第 15 页）表 1 列出了需要的重配置模式，必须使用它们来支持典型的重配置应用。表 1. 用于各种重配置要求的重配置模式重配置的原因要求的重配置模式阶段当调试链路时，通过调整发射器或者接收器缓冲设置对信号完整性进行微调模拟控制重配置自动速率协商期间，以 2 的倍数增加或者减少接收器通道中的数据速率 (注释1) 通道重配置 — 使用 RX 本地分频器 (/2)(注释2) 在相同的收发通道中支持多种协议，以增加设计的灵活性 ■ PLL 重配置 ■ 模拟控制重配置 (注释3) ■ 通道重配置 — 通道接口重配置多用途 PLL(MPLL) 或者通用 PLL(GPLL)，以支持不同的数据速率 PLL 重配置表 1 注释 : I, II 和 IV I, II, IV, V 和 VI I – VI II – VI (1) 您可以使用 PLL 重配置模式来重配置收发器 PLL(MPLL 或者 GPLL)，为发射器和接收器通道提供时钟以实现非 2 倍数的数据速率重配置。 (2) 要了解详细信息，请参考 Cyclone IV器件手册的Volume 2。 (3) 对于某些协议，可能需要对模拟控制进行调整。实现 Cyclone IV GX 器件中的动态重配置 Altera 公司 2010 年 12 月

设置指南 3 ALTGX 实例代表由 ALTGX MegaWizard ™ 插件管理器生成的收发器实例。当对各种输入、输出以及与收发器通道的连接进行解释时，会用到这一术语。 ALTGX_RECONFIG 实例代表由 ALTGX_RECONFIG MegaWizard 插件管理器生成的动态重配置控制器实例。利用 FPGA 资源对实例进行创建。 ALTPLL_RECONFIG 实例代表由 ALTPLL_RECONFIG MegaWizard 插件管理器生成的 PLL 动态重配置控制器实例。利用 FPGA 资源创建的实例 , 通过 ALGTX MegaWizard 插件管理器动态重配置例化的收发器 PLL。存储器初始化文件 (.mif) 存储每一个 ALTGX 实例的设置以及收发器 PLL 设置 , 用户逻辑读取这些设置并分别送至 ALTGX_RECONFIG 和 ALTPLL_RECONFIG 控制器，以便对 ALTGX 实例进行重配置。 f 通道重配置模式与 PLL 重配置模式中的 .mif 文件是不同的。要了解详细信息，请参考 Cyclone IV器件手册第2卷Cyclone IV Dynamic Reconfiguration章节中的 “Glossary of Terms”。阶段 I：创建 ALTGX_RECONFIG 实例整个设置过程中 MegaWizard 插件管理器将指导您完成实例的创建。您也可以参考相关的章节对每一种模式进行设置。请按照以下步骤来创建 ALTGX_RECONFIG 实例： 1. 打开 MegaWizard 插件管理器。 2. 选择 ALTGX_RECONFIG。 3. 单击 Next。 Altera 公司 2010 年 12 月实现 Cyclone IV GX 器件中的动态重配置

4 设置指南图 1 显示了 MegaWizard 插件管理器的第 2a 页，高亮显示了相应的步骤。图 1. MegaWizard 插件管理器 [ 第 2a 页 ] 4. 选择由重配置控制器控制的通道数量。 5. 为您的设计选择重配置模式。您可以选择多种重配置模式。 6. 单击 Next。实现 Cyclone IV GX 器件中的动态重配置 Altera 公司 2010 年 12 月

设置指南 5 图 2 显示了 MegaWizard 插件管理器的第 3 页，高亮显示了相应的步骤。图 2. MegaWizard 插件管理器 [ 第 3 页，共 8 页 ] 阶段 II：使能 ALTGX Megafunction 中的动态重配置请按照下面步骤来使能 ALTGX megafunction 中的动态重配置 : 1. 单击 Parameter Settings 标签。 2. 完成设计实现所要求的设置。在此标签上编译存储设置后，生成 .mif 文件。 3. 单击 Next 来动态配置 Parameter Settings 标签上剩余设置。 Altera 公司 2010 年 12 月实现 Cyclone IV GX 器件中的动态重配置

6 设置指南图 3 显示了 MegaWizard 插件管理器的第 1 页，高亮显示了相应的步骤。图 3. MegaWizard 插件管理器 [ 第 1 页，共 8 页 ] 4. 完成 Parameter Settings 标签上的所有设置后，单击 Reconfiguration Setting 标签。 5. 如果要重配置 PMA 模拟设置，请勾选 Analog controls。 6. 如果要用不同的数据速率重配置 MPLL/GPLL, 请勾选 Enable PLL reconfiguration。重配置操作将改变 PLL 设置以匹配不同的数据速率。 7. 如果要将收发器通道重配置为其他功能模式，请勾选 Enable Channel reconfiguration。如果要重配置 FPGA 架构收发器接口信号，请勾选 Channel Interface。 8. 如果要重配置接收器通道来支持 2 的倍数的数据速率，请勾选 Use RX local divider。可以通过使用硬件特征 (RX PMA 模块中的 RX 本地分频器 (/2)) 来实现。 9. 单击 Next。实现 Cyclone IV GX 器件中的动态重配置 Altera 公司 2010 年 12 月

设置指南 7 图 4 显示了 MegaWizard 插件管理器的第 9 页，高亮显示了相应的步骤。图 4. MegaWizard 插件管理器 [ 第 9 页，共 18 页 ] 10.为发射器和接收器选择时钟方案。 11.检查指定协议所需要的接口信号。当使能 Channel Interface 选项 ( 步骤 7) 以支持新协议需要的接口信号时，可以使用该选项。 12.单击 Next，退出 Reconfiguration Settings。 f 要了解关于 Reconfiguration Settings 标签的详细信息，请参考 Cyclone IV器件手册第2卷中的Dynamic Reconfiguration章节。 Altera 公司 2010 年 12 月实现 Cyclone IV GX 器件中的动态重配置

8 设置指南图 5 显示了 MegaWizard 插件管理器的第 13 页，高亮显示了相应的步骤。图 5. MegaWizard 插件管理器 [ 第 13 页，共 18 页 ] 阶段 III：创建 ALTPLL_RECONFIG 实例如果要动态重配置 Cyclone IV GX 器件中的收发器 PLL(MPLL/GPLL)，必须例化 ALTPLL_RECONFIG 控制器，这样才能进行收发器 PLL 的动态重配置。可以通过在收发器 PLL 上写入 .mif 文件内容以及改变 PLL 输出频率以支持收发器通道上的不同数据速率来实现。请按照下列步骤创建 ALTPLL_RECONFIG 实例： 1. 打开 MegaWizard 插件管理器。 2. 选择 ALTPLL_RECONFIG。 3. 单击 Next。实现 Cyclone IV GX 器件中的动态重配置 Altera 公司 2010 年 12 月

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