logo资料库

2.3.Cyclone IV 动态重配置.pdf

第1页 / 共32页
第2页 / 共32页
第3页 / 共32页
第4页 / 共32页
第5页 / 共32页
第6页 / 共32页
第7页 / 共32页
第8页 / 共32页
资料共32页,剩余部分请下载后查看
3. Cyclone IV 动态重配置
术语表
动态重配置控制器的体系结构
动态重配置控制器端口列表
偏移校准功能
偏移校准进程的功能仿真
动态重配置模式
PMA控制重配置模式
方法1:使用logical_channel_address重配置指定的收发器通道
方法2:写入相同的控制信号来控制所有的收发器通道
方法3:对所有收发器通道同时写入不同控制信号
收发器通道重配置模式
通道接口重配置模式
使用RX本地分频器的数据速率重配置模式
通道重配置的控制与状态信号
PLL重配置模式
动态重配置期间的错误指示
动态重配置进程的功能仿真
文档修订历史
3. Cyclone IV 动态重配置 November 2011 CYIV-52003-2.1 CYIV-52003-2.1 Cyclone® IV GX 收发器支持对收发器的不同部分进行动态重配置,而无需对器件的任 何部分断电。本章节提供并讲解了用于动态重配置各种模式的实例。 您可以使用 ALTGX_RECONFIG 和 ALTPLL_RECONFIG 控制器实例来对物理介质附加子层 (PMA) 控制、物理代码子层 (PCS)、 多用锁相环 (PLL) 以及通用锁相环 (PLL) 进行重配 置。 本章节包含以下几部分内容: ■ “ 术语表 ” 第 3-1 页 ■ “ 动态重配置控制器的体系结构 ” 第 3-2 页 ■ “ 动态重配置模式 ” 第 3-10 页 ■ “ 动态重配置期间的错误指示 ” 第 3-31 页 ■ “ 动态重配置进程的功能仿真 ” 第 3-32 页 术语表 表 3-1 列出了本章中所使用的术语: 表 3-1. 本章中所使用的术语 术语 描述 ALTGX_RECONFIG 实例 由 ALTGX_RECONFIG MegaWizard ™ 插件管理器生成的动态重配置控制器实例。 ALTGX 实例 由 ALTGX MegaWizard 插件管理器生成的收发器实例。 ALTPLL_RECONFIG 实例 由 ALTPLL_RECONFIG Megawizard 插件管理器生成的动态 PLL 重配置控制器实例。 逻辑通道寻址 当对逻辑通道寻址的概念进行解释时,要用到这一术语。该术语并不是指 ALTGX_RECONFIG MegaWizard 插件管理器中的 logical_channel_address 端口。 带有 .mif 扩展名的文件将被生成,以用于基于 .mif 的重配置模式。此文件既可以用于通道重配 置模式,也可以用于 PLL 重配置模式。 ■ 通道重配置模式 — 此文件包含了关于已设置的各种 ALTGX MegaWizard 插件管理器 选项的相关信息。.mif 文件中的每个字为 16 bit 宽。动态重配置控制器将 .mif 中的信息写入到收发器通道。 ■ PLL 重配置模式 — 此文件包含了关于各种 PLL 参数与设置的相关信息,这些 PLL 参 数与设置用于将收发器 PLL 配置成不同的输出频率。此 .mif 文件的容量为 144 × 1-bit。PLL 重配置模式期间,PLL 重配置控制器将这些 144-bit 串行地 移入至收发器 PLL。 代表在 ALTGX 以及 ALTGX_RECONFIG MegaWizard 插件管理器中所显示的 analog controls (Voltage Output Differential [VOD]、Pre-emphasis、 DC Gain 和 Manual Equalization)。 指的是一个内嵌 PMA 及 PCS 模块的发送通道、接收通道或者双工通道。 存储器初始化文件 (.mif 文件 ) PMA 控制 收发器通道 © 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
3–2 第 3 章: Cyclone IV 动态重配置 动态重配置控制器的体系结构 动态重配置控制器的体系结构 动态重配置控制器是一种使用 FPGA 架构资源的软知识产权 (IP)。您只能在每个收发器 模块中使用一个控制器。您不可以使用动态重配置控制器来控制多个 Cyclone IV 器件 或者芯片外接口。 图 3-1 显示了动态重配置控制器体系结构的概念性视图。欲了解关于 ALTGX_RECONFIG 实例的输入与输出的详细说明,请参考第 3-31 页中的 “ 动态重配置期间的错误指示 ”。 图 3-1. 动态重配置控制器 ALTGX_RECONFIG MegaWizard Plug-In Manager ALTGX_RECONFIG Instance (Dynamic Reconfiguration Controller) ALTGX MegaWizard Plug-In Manager ALTGX Instances reconfig_clk read write_all PMA control ports (1) reset_reconfig_address reconfig_data[15..0] reconfig_reset logical_channel_address[n..0] rx_tx_duplex_sel[1..0] Analog controls reconfig logic Channel reconfig logic Offset Cancellation control logic Address Translation addr data Parallel to Serial Converter reconfig_fromgxb[n..0] reconfig_togxb[3..0] data valid busy error reconfig_address_out[5..0] reconfig_address_en channel_reconfig_done reconfig_mode_sel[2..0] 图 3-1 注释: (1) PMA 控制端口由 VOD、预加重、DC 增益以及手动均衡控制组成。 1 只有 PMA 重配置模式支持手动均衡控制。 1 您可以使用一个 ALTGX_RECONFIG 实例来控制多个收发器模块。然而,您不能使用多个 ALTGX_RECONFIG 实例来控制一个收发器模块。 Cyclone IV 器件手册, 卷 2 Altera 公司 2011 年 11 月
第 3 章: Cyclone IV 动态重配置 动态重配置控制器端口列表 动态重配置控制器端口列表 3–3 表 3-2 列出了动态重配置控制器的输入控制端口以及输出状态端口。 表 3-2. 动态重配置控制器端口列表 (ALTGX_RECONFIG 实例 )(1/6) 端口名称 输入 / 输出 ALTGX_RECONFIG 实例的时钟输入 说明 该时钟的频率范围取决于下面的收发器通道配置模式: ■ Receiver only (37.5 MHz 到 50 MHz) reconfig_clk 输入 ■ Receiver and Transmitter (37.5 MHz 到 50 MHz) ■ Transmitter only (2.5 MHz 到 50 MHz) 默认情况下,Quartus® II 对该端口分配一个全局时钟源。该时钟必须是一个由 I/O 时钟管脚产 生的自激时钟。请不要使用专用收发器 REFCLK 管脚以及任何由收发器生成的时钟。 ALTGX 与 ALTGX_RECONFIG 接口信号 reconfig_fromgxb [n..0] 输入 ALTGX 实例中的一个输出端口和 ALTGX_RECONFIG 实例中的一个输入端口。由于该信号是基于收 发器模块的,因此该信号的宽度以每个收发器模块 5 bit 的幅度增长。 在 ALTGX MegaWizard 插件管理器中,该信号的宽度取决于 General 界面中 What is the number of channels? 选项中所选择的通道数量。 例如,若所选的 ALTGX 实例中的通道数量如下所示: 1 ≤ 通道数量 ≤ 4, 则输出端口 reconfig_fromgxb[4..0] = 5 bit 5 ≤ 通道数量 ≤ 8, 则输出端口 reconfig_fromgxb[9..0] = 10 bit 9 ≤ 通道数量 ≤ 12, 则输出端口 reconfig_fromgxb[14..0] = 15 bit 13 ≤ 通道数量 ≤ 16, 则输出端口 reconfig_fromgx[19..0] = 20 bit 请遵照下面的原则来连接 ALTGX_RECONFIG 实例与多个 ALTGX 实例之间的 reconfig_fromgxb 端 口: ■ 连接 ALTGX 实例 1 的 reconfig_fromgxb[4..0] 到 ALTGX_RECONFIG 实例的 reconfig_fromgxb[4..0]。 连接下一个 ALTGX 实例的 reconfig_fromgxb[] 端口 到 ALTGX_RECONFIG 实例中接下来的可用 bit,以此类推。 ■ 连接ALTGX实例的reconfig_fromgxb端口(其具有最高的What is the starting channel number? 选项 ) 到 ALTGX_RECONFIG 实例的 reconfig_fromgxb 端口的 最高有效位 (MSB)。 如果动态重配置选项在 ALTGX 实例中被使能,而 reconfig_fromgxb 和 reconfig_togxb 端口没 有连接到 ALTGX_RECONFIG 实例,那么 Quartus II Fitter 会产生一个警告信息。 reconfig_togxb [3..0] ALTGX 实例的一个输入端口和 ALTGX_RECONFIG 实例的一个输出端口。您必须将由动态重配置控 制器控制的每个 ALTGX 实例的 reconfig_togxb[3..0] 输入端口连接至 ALTGX_RECONFIG 实例的 reconfig_togxb[3..0] 输出端口。 输出 该端口宽度始终固定为 4 bit。 Altera 公司 2011 年 11 月                                     Cyclone IV 器件手册,                                                         卷 2
3–4 第 3 章: Cyclone IV 动态重配置 动态重配置控制器端口列表 表 3-2. 动态重配置控制器端口列表 (ALTGX_RECONFIG 实例 )(2/6) 端口名称 输入 / 输出 FPGA 架构与 ALTGX_RECONFIG 接口信号 说明 write_all 输入 busy 输出 置位该信号一个 reconfig_clk 时钟周期,以启动一个从 ALTGX_RECONFIG 实例到 ALTGX 实例的 写传输。 可以通过两种方式将该信号用于基于 .mif 文件的模式: ■ 连续写操作 — 选择 Enable continuous write of all the words needed for reconfiguration 选项,仅对 write_all 信号提供一次脉冲来实现整个 .mif 文 件的写入。What is the read latency of the MIF contents 选项仅在该情况 中可用。依据 reconfig_clk 周期数来输入所需的延迟。 ■ 常规写操作 — 当 Enable continuous write of all the words needed for reconfiguration 选项禁用时,.mif 文件的每个字均需要各自的写周期。 该信号用于表明在偏移校准期间动态重配置控制器的繁忙状态。器件上电后,该信号在第一个 reconfig_clk 时钟周期保持低电平,然后被置位,并在动态重配置控制器对所有连接至 ALTGX_RECONFIG 实例的接收通道执行偏移校准时,保持高电平。 busy 信号的撤销表明了偏移校准过程的圆满完成。 ■ PMA 控制重配置模式 — 当动态重配置控制器执行读写操作时,该信号处于高电 平。 ■ 通道重配置模式 — 当动态重配置控制器在收发器通道写入 .mif 文件时,该信号 处于高电平。 read 输入 置位该信号一个 reconfig_clk 时钟周期,以启动读传输。read 端口仅适用于 PMA 控制重配置模 式。当在 Reconfiguration settings 标签中选择 Analog controls,并在 Analog controls 标 签中选择至少一个 PMA 控制端口时,read 端口才可用。 data_valid 输出 仅适用于 PMA 控制重配置模式。该端口表明了动态重配置控制器从收发器所读取的数据的有效 性。 只有 data_valid 为高电平时,输出读端口上的数据才有效。 error 当使能至少一个用于读传输的 PMA 控制端口时,该信号才被使能。例如,tx_vodctrl_out。 输出 该端口表明了试图进行一个不支持的操作。您可以在 Error checks 界面中选择该端口。当尝试 不支持的操作时,动态重配置控制器会撤销 busy 信号,并置位 error 信号两个 reconfig_clk 周期。要了解详细信息,请参考第 3-31 页中的 “ 动态重配置期间的错误指示 ”。 logical_channel_ address[n..0] 输入 当您在 Analog controls 界面中使能了 Use 'logical_channel_address' port for Analog controls reconfiguration 选项时,ALTGX_RECONFIG MegaWizard Plug-In Manager 将使能该 端口。 logical_channel_address 端口宽度取决于您在 Reconfiguration settings 界面的 What is the number of channels controlled by the reconfig controller? 选项中设置的值。只有在 动态重配置控制器所控制的通道数量大于一个时,该端口才能被使能。 由重配置控制器所控制 的通道数量 2 3–4 5–8 9–16 logical_channel_address 输入端口宽度 logical_channel_address[0] logical_channel_address[1..0] logical_channel_address[2..0] logical_channel_address[3..0] Cyclone IV 器件手册, 卷 2 Altera 公司 2011 年 11 月
第 3 章: Cyclone IV 动态重配置 动态重配置控制器端口列表 3–5 表 3-2. 动态重配置控制器端口列表 (ALTGX_RECONFIG 实例 )(3/6) 端口名称 输入 / 输出 说明 rx_tx_duplex_sel [1..0] 这是一个 2 bit 宽信号 , 您可以在 Error checks 界面中选择该端口。 使用该可选端口的好处在于:即使通道配置是双工的,您也能够仅对通道的发送部分进行重配 置。 输入 对于设置: ■ rx_tx_duplex_sel[1:0] = 2'b00— 对通道的接收以及发送部分进行重配置。 ■ rx_tx_duplex_sel[1:0] = 2'b01— 对通道的接收部分进行重配置。 ■ rx_tx_duplex_sel[1:0] = 2'b10— 对通道的发送部分进行重配置。 模拟设置控制 / 状态信号 这是一个可选的发送缓冲器 VOD 控制信号,每个发送通道 3 bit。根据 ALTGX MegaWizard 插件 管理器的 TX Analog 界面上的发送缓冲器供应设置以及匹配电阻设置,设置数量会有所不同。 如果使能了 Analog controls 界面中的 Use 'logical_channel_address' port for Analog controls reconfiguration 选项,或者 Use same control signal for all the channels 选 项,那么该信号的宽度会固定为 3 bit。否则,该信号的宽度为每通道 3 bit。 下面显示了与 100-Ω匹配电阻的 tx_vodctrl 设置相对应的 VOD 的值。 欲了解详细信息,请参考 Cyclone IV GX Device Datasheet 章节中的 “Programmable Output Differential Voltage” 部分。 tx_vodctrl[2..0] (1) 输入 tx_vodctrl[2:0] 相应的 ALTGX 实例设置 3’b001 3’b010 3’b011 3’b111 3’b100 3’b101 所有其它值 => N/A 1 2 3 4(2) 5 6 相应的 VOD 设置 (mV) 400 600 800 900 (2) 1000 1200 Altera 公司 2011 年 11 月                                     Cyclone IV 器件手册,                                                         卷 2
3–6 第 3 章: Cyclone IV 动态重配置 动态重配置控制器端口列表 表 3-2. 动态重配置控制器端口列表 (ALTGX_RECONFIG 实例 )(4/6) 端口名称 输入 / 输出 说明 这是一个用于发送缓冲器的可选预加重写控制。根据此输入端的设置值,控制器将值动态地写 入发送缓冲器的预加重控制寄存器中。 如果使能了 Analog controls 界面中的 Use 'logical_channel_address' port for Analog controls reconfiguration 选项,或者 Use same control signal for all the channels 选 项,那么该信号的宽度会固定为 5 bit。否则,该信号的宽度为每通道 5 bit。 tx_preemp[4..0] 相应的 ALTGX 实例设置 相应的预加重设置 (mA) tx_preemp[4..0] (1) 输入 00000 00001 00101 01001 01101 10000 10001 10010 10011 10100 10101 0 1 5 9 13 16 17 18 19 20 21 Disabled 0.5 1.0 1.5 2.0 2.375 2.5 2.625 2.75 2.875 3.0 所有其它值 => N/A 这是一个可选的写控制,写入用于 PMA 接收侧的均衡控制值。 如果使能了 Analog controls 界面中的 Use 'logical_channel_address' port for Analog controls reconfiguration 选项,或者 Use same control signal for all the channels 选 项,那么该信号的宽度会固定为 4 bit。否则,该信号的宽度为每通道 4 bit。 rx_eqctrl[3..0] 相应的 ALTGX 实例设置 rx_eqctrl[3..0] (1) 输入 0001 0101 0100 0111 低 中低 中高 高 所有其它值 => N/A 这是一个可选的均衡器 DC 增益写控制。 如果使能了 Analog controls 界面中的 Use 'logical_channel_address' port for Analog controls reconfiguration 选项,或者 Use same control signal for all the channels 选 项,那么该信号的宽度会固定为 2 bit。否则,该信号的宽度为每通道 2 bit。 下面的值是该信号所允许的合法设置: rx_eqdcgain[1..0] 相应的 ALTGX 设置 相应的 DC 增益值 (dB) rx_eqdcgain [1..0] (1) 输入 2’b00 2’b01 2’b10 所有其它值 => N/A 0 1 2 0 3 (2) 6 关于详细信息,请参考 Cyclone IV GX Device Datasheet章节的 “Programmable Equalization and DC Gain” 部分。 Cyclone IV 器件手册, 卷 2 Altera 公司 2011 年 11 月
第 3 章: Cyclone IV 动态重配置 动态重配置控制器端口列表 3–7 表 3-2. 动态重配置控制器端口列表 (ALTGX_RECONFIG 实例 )(5/6) 端口名称 tx_vodctrl_out [2..0] tx_preemp_out [4..0] rx_eqctrl_out [3..0] rx_eqdcgain_out [1..0] 输入 / 输出 输出 输出 输出 输出 说明 这是一个可选的发送 VOD 读控制信号。该信号读出被写入到 VOD 控制寄存器中的值。该输出信号 的宽度取决于动态重配置控制器所控制的通道数量,以及 Use 'logical_channel_address' port for Analog controls reconfiguration 选项和 Use same control signal for all the channels 选项的配置。 这是一个可选的预加重读控制信号。该信号读出被其输入控制信号写入的值。 该输出信号的宽 度取决于动态重配置控制器所控制的通道数量,以及 Use 'logical_channel_address' port for Analog controls reconfiguration 选项和 Use same control signal for all the channels 选项的配置。 这是一个可选的读控制信号,以读取 ALTGX 实例均衡设置的设置值。 该输出信号的宽度取决于 动态重配置控制器所控制的通道数量,以及 Use 'logical_channel_address' port for Analog controls reconfiguration 选项和 Use same control signal for all the channels 选项的配 置。 这是一个可选的均衡器 DC 增益读控制信号。该信号读出 ALTGX 实例 DC 增益的设置值。该输出 信号的宽度取决于动态重配置控制器所控制的通道数量,以及 Use 'logical_channel_address' port for Analog controls reconfiguration 选项和 Use same control signal for all the channels 选项的配置。 收发器通道重配置控制 / 状态信号 对该信号设置下面的值,以启用相应的动态重配置模式: 3’b000 = PMA 控制重配置模式 ( 这是默认值 ) reconfig_mode_ sel[2..0](3) 输入 3’b001 = 通道重配置模式 所有其它值 => N/A reconfig_address _out[5..0] 输出 reconfig_address _en 输出 reset_reconfig_ address 输入 仅当使能多个动态重配置模式时,reconfig_mode_sel[] 才可用作输入端。 该信号始终可用于在 Channel reconfiguration 界面中进行选择。该信号仅适用于包括 channel interface 与 Use RX local divider 选项的 Channel reconfiguration mode 下的一组动态重配 置模式。 当在收发器通道中写入 .mif 文件时,该信号代表 ALTGX_RECONFIG 实例所使用的当前地址。该 信号从 0 开始,以 1 递增到最后的地址,然后再从 0 地址开始。您可以使用该信号来表明所有 .mif 文件写传输的结束 (reconfig_address_out[5..0] 在所有 .mif 文件写传输结束时, 从最后的地址变到 0)。 这是一个可在 Channel reconfiguration 界面中选择的可选信号。该信号仅适用于 Channel reconfiguration 选项下的一组动态重配置模式。 动态重配置控制器置位 reconfig_address_en,以表明 reconfig_address_out[5..0] 已经 改变。该信号仅在动态重配置控制器完成写入 .mif 文件的一个 16-bit 字之后才被置位。 这是一个可在 Channel reconfiguration 界面中选择的可选信号。该信号仅适用于 Channel reconfiguration 选项下的一组动态重配置模式。 如果要重配置期间对 ALTGX_RECONFIG 实例所使用的重配置地址进行复位,则需要使能该信号, 并且置位该信号一个 reconfig_clk 时钟周期。 reconfig_data [15..0] Input 该信号仅适用于 Channel reconfiguration 选项下的一组动态重配置模式。这是一个含有重配 置信息的 16-bit 字,存储在必须生成的 .mif 文件中。ALTGX_RECONFIG 实例要求您通过使用 write_all 信号来对每一个 .mif 文件写传输提供 reconfig_data [15..0]。 reconfig_reset (4) 输入 通过使用这一信号,您可以在 Channel reconfiguration 模式中对所有的重配置进程进行复位。 置位此端口将对重配置控制器逻辑中所有的寄存器进行复位。此端口仅出现在 Channel reconfiguration 模式中。 如果正在驱动此端口,则需要将复位信号同步到 reconfig_clk 域。 Altera 公司 2011 年 11 月                                     Cyclone IV 器件手册,                                                         卷 2
3–8 第 3 章: Cyclone IV 动态重配置 动态重配置控制器端口列表 表 3-2. 动态重配置控制器端口列表 (ALTGX_RECONFIG 实例 )(6/6) 端口名称 channel_reconfig _done 表 3-2 注释: 输入 / 输出 输出 说明 该信号变为高电平表明动态重配置控制器已经完成了写入 .mif 文件的所有字。 channel_reconfig_done 信号在新的动态重配置写序列的开始部分被自动撤销。此信号仅适用于 通道重配置模式中。 (1) 不是所有组合的输入 bit 都是合法值。 (2) 此设置被要求用于实现 PCI Express® (PIPE) 功能模式兼容。 (3) 通过使用 ALTPLL_RECONFIG 控制器来执行 PLL 重配置。因此,它不是通过 reconfig_mode_sel[2..0] 端口选择的。 (4) reconfig_reset 将不会重新开始偏移校准操作。 偏移校准仅在上电后出现一次,当对随后的 reconfig_reset 置位时,不会出现 偏移校准。 偏移校准功能 Cyclone IV GX 器件在每一接收通道上均提供了偏移校准电路,以解决由于工艺、电压 和温度 (PVT) 而导致的偏移变化。这些变化在模拟电路电压中会产生偏移,使它们超 出了所期望的范围。除了重配置收发器通道,上电后动态重配置控制器在连接到它的 所有接收通道上也将执行偏移校准功能。 对于 Receiver and Transmitter 与 Receiver only 配置,Offset cancellation for Receiver channels 选项在 ALTGX 以及 ALTGX_RECONFIG MegaWizard 插件管理器中被自 动使能。此选项不适用于 Transmitter only 配置。对于 Receiver and Transmitter 与 Receiver only 配置,一定要在 ALTGX_RECONFIG 与 ALTGX ( 带有接收通道 ) 实例之 间连接必要的接口信号。 偏移校准在每一次器件上电后会自动执行。偏移校准的控制逻辑集成到动态重配置控 制器中。在您的设计中,必须连接 ALTGX_RECONFIG 与 ALTGX 实例 ( 带有接收通道 )。 另外,也必须将 reconfig_fromgxb、reconfig_togxb 和必要的时钟信号连接到 ALTGX_RECONFIG 以及 ALTGX 实例 ( 带有接收通道 )。 器件上电时,通过将接收器输入管脚从接收器数据通路中断开,动态重配置控制器在 接收通道上启动偏移校准功能。随后,偏移校准进程将遍历不同的状态,并以接收缓 冲器的偏移校准告终。 1 上电后偏移校准进程仅出现一次。当对下一个 reconfig_reset 置位时,将不会出现偏 移校准进程。偏移校准进程完成后,如果置位 reconfig_reset,那么偏移校准进程将 不会再次运行。如果上电后置位 reconfig_reset,那么直到撤销 reconfig_reset,偏 移校准进程才会开始。如果在上电之后,但在偏移校准进程完成之前置位 reconfig_reset,那么将不会完成偏移校准进程,仅当 reconfig_reset 被撤销时,才 会重新开始偏移校准进程。 Cyclone IV 器件手册, 卷 2 Altera 公司 2011 年 11 月
分享到:
收藏