1. 什么是GTP transceiver?
GTP transceiver是FPGA里一種線速度達500Mb/sà6.6Gb/s的收發器,利用FPGA內部可編程資源可對其進行靈活地配置,使其適合不同的需要如以太網、SATA1.0接口等,它的作用是各種高速串行接口的物理層。對Spartan6系列而言,GTPA1_DUAL包含兩個GTP transceiver,或者說包含兩個通道。
下圖是GTPA1_DUAL的內部結構圖,圖的下半部分是receiver,receiver在對串行輸入的比特流並行化后,對其進行Sync原語丟失檢測、COMMA字符的檢測、8B/10B解碼等;圖的上半部分是transmitter,transmitter的串行輸出則有着與receiver接收相反的過程。

圖 1Spartan-6 FPGA GTP Transceiver 框圖
下圖是GTPA1_DUAL在FPGA里的位置圖,實際上,FPGA的高速接口一般都存在於FPGA的TOP部分,GTPA1_DUAL是高速接口,它的擺放位置就在FPGA的頂部。

圖 2GTP Transceiver在Spartan6LX45T FPGA內的位置圖
圖3所示:一個GTP DUAL包含兩個GTP Transceiver GTP0和GTP1和兩個PLL;在生成GTP Core的時候,其PLL的輸入參考時鍾是可選的。

圖 3Two GTP Transceivers in One GTPA1_DUAL Tile
如圖 4所示,GTPA1_DUAL內部的PLL0和PLL1可以分別連接不同的時鍾源,也可以連接同一個時鍾源如圖 5所示。兩個PLL可以產生兩個不同的時鍾供GTPA1_DUAL使用,也就是說,GTPA1_DUAL的兩個Transceiver是可以運行於不同的頻率的。它們的協議可以不一樣,如GTPA1_DUAL的一個Transceiver運行PCIE協議,另一個運行SATA協議。

圖 4GTP Transceiver參考時鍾原理圖1

圖 5GTP Transceiver參考時鍾原理圖2
1.1. GTP Transceiver使用中必須明白的幾個概念
Spartan6系列的GTP Transceiver是被放在專門的Bank里,也就是說,在Spartan6系列里,如果一個Bank里有GTP引腳,那么這個Bank將不包含Select IO等引腳。
1個發送器、1個接收器、1個PLL組成1個GTP Lane;
兩個GTP Lane組成一個GTP_DUAL;
兩個GTP_DUAL組成1個Bank;
1.2. GTP Transceiver的復位
GTP Transceiver的復位有兩個辦法:1是FPGA燒寫完后的上電復位;2是直接驅動GTPRESET,使其為高電平一段時間。下圖是GTP Transceiver內部復位的順序圖。

圖 6 GTPA1_DUAL Reset Hierarchy
GTPRESET有效,使得RESETDONE立刻無效(變低),在GTP Transceiver復位完成后,RESETDONE有效(變高)。

圖 7Reset 時序圖
1.3. GTP Transceiver的專用引腳功能描述
GTP Transceiver從本質上來說是一種模擬電路,為了能夠更好的對它進行PCB等的設計,必須深刻理解其引腳的功能。
表格 1GTP引腳描述表
| Pins |
Dir |
Description |
| MGTAVCC |
In |
1.2V,是GTP Transceiver的內部模擬和數字電路的供電電壓 |
| MGTAVCCPLL0 |
In |
1.2V,不但為PLL0供電,也為GTPA1_DUAL的Lane0供電,所以只要用到了Lane0,就需要給這個電壓引腳供電 |
| MGTAVCCPLL1 |
In |
1.2V,不但為PLL1供電,也為GTPA1_DUAL的Lane1供電,所以只要用到了Lane1,就需要給這個電壓引腳供電 |
| MGTAVTTRCAL |
In |
為終端電阻校准電路供電,屬於基本供電單元,該引腳不但要與MGTAVTTTX相連,還要連接一個50Ω精密電阻后與MGTRREF相連。 |
| MGTAVTTRX |
In |
1.2V,接收器的終端電路供電 |
| MGTAVTTTX |
In |
1.2V,發送終端的供電電壓引腳 |
| MGTREFCLK0P MGTREFCLK0N |
In |
GTPA1_DUAL的差分輸入時鍾,如果沒有,則需要接地 |
| MGTREFCLK1P MGTREFCLK1N |
In |
GTPA1_DUAL的差分輸入時鍾,如果沒有,則需要接地 |
| MGTRREF |
In |
連接一個50Ω的電阻后與MGTAVTTRCAL相連 |
| MGTRXP0/MGTRXN0 MGTRXP1/MGTRXN1 |
In |
差分數據輸入引腳,如果不使用,則應接地 |
| MGTTXP0/MGTTXN0 MGTTXP1/MGTTXN1 |
Out |
差分數據輸出引腳,如果不使用,則應懸空 |
下圖描述了GTP Transceiver的電源的推薦連接方式,選擇該連接的原因(原理)參考表1。

圖 8一種參考的電源連接方式
