關於 XILINX FPGA中GTX的相關測試和理解，相關文章：Xilinx 7系列FPGA 高速收發器GTX/GTH的一些基本概念
本來寫了一篇關於高速收發器的初步調試方案的介紹，給出一些遇到問題時初步的調試建議。但是發現其中涉及到很多概念。逐一解釋會導致文章過於冗長。所以單獨寫一篇基本概念的介紹，基於Xilinx 7系列的GTX。
需要說明，文本只是初步介紹基本概念，會盡量使用通俗淺顯的描述而避免使用專業詞匯，也只會描述一些基本的、常用的內容，不能保證全面型。所以從專業角度看，可能部分用詞和原廠文檔有出入，同時覆蓋面不夠，請見諒。
GTP、GTX、GTH和GTZ：
這四個是Xilinx 7系列FPGA全系所支持的GT，GT的意思是Gigabyte Transceiver，G比特收發器。通常稱呼為Serdes、高速收發器，GT，或者用具體型號（例如GTX）來稱呼。
7系列中，按支持的最高線速率排序，GTP是最低的，GTZ是最高的。GTP被用於A7系列，GTZ被用於少數V7系列。從K7到V7，最常見的是GTX和GTH。GTH的最高線速率比GTX稍微高一點點。
GTX和GTH的文檔都是UG476。從這里就能看出來，這兩個GT的基本結構大同小異。所以掌握一個，另一個基本也就熟悉了。
UG476文檔鏈接：http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.xilinx.com/support/documenta...
TX和RX：
嚴格說TX應該是Transmitter，表示發送部分。GTX的TX部分結構圖如下：
RX的全稱是Receiver，結構圖如下：
后面的內容會用到這兩張圖，可以翻看一下。
PMA，PCS：
從TX和RX的結構圖可以看到一個共同點：結構圖主體分為兩個部分，左邊一個小框圖，右邊一個大框圖。
左邊小框圖的部分就是PMA，右邊大框圖的部分是PCS。
為了便於理解，PMA的功能可以簡單描述為：
1.串並轉換（圖中的SIPO和PISO）;
2.模擬部分；
由此可以反推出來，PCS中的功能，都是並行的數字電路處理。
理論上說GTX的最小必要單元就是PMA，其主要原因就是核心的模擬部分。而PCS理論上可以全部由FPGA普通邏輯來實現。當然作為硬核提供的PCS功能更多、性能更好、使用更方便。
Elastic Buffer：
一般稱為彈性buffer，基本結構是一個FIFO，常用於處理buffer兩邊的跨時鍾問題。不過其實有更多的用途，比如Clock Correction或者Channel Bonding。
另外還有一種不用Elastic Buffer的模式，一般稱為buffer bypass模式，算是一種高級應用。有興趣的童鞋可以參考文檔研究一下。
8b10b：
通常說8b10b是一個編碼方式。在這里還指GTX PCS中的一個模塊。
作為編碼，8b10b有平衡電平，防止連續1/0的功能。編碼分為正負碼和特殊K碼。最常用的K碼應該是k28.5。8b10b最大的優勢在於自帶錯誤檢測。當出現8b10b錯誤的時候，大概率是鏈路質量有問題。8b10b最大的劣勢是效率比較低，有20%的額外開銷，所以常用於低於8G的場景，最常見的、使用8b10b、同時又高於8G線速率的似乎是CPRI Rate7，線速率9.8G左右。
作為GTX的一個模塊，發送端提供了方便使用的編碼接口，接收端提供了方便使用的輸出指示，直接使用即可。
另外，GTX還提供了Gearbox。除了8b10b之外，還有其他很多編碼方式，比如64b66b，Gearbox就是為這一類編碼做准備的。
PRBS：
PRBS是偽隨機序列碼，GTX自帶了PRBS的生成器（在TX內部）和PRBS接收/檢查模塊（在RX內部）。ibert中的誤碼率檢查就是基於內置的PRBS模塊。
從結構圖可以看到，PRBS和8b10b沒有項目連接的直接關系，所以ibert的測試中沒有使用8b10b編碼（也沒有使用其他編碼）。同時內部的PRBS也不支持使用其他編碼。所以如果想在GTX外部使用PRBS信號源，可以另外單獨做PRBS的生成器和校驗模塊。Xilinx似乎是有相關參考設計的。
ibert：
ibert是Xilinx提供的一個用於GT輔助調試的IP。
首先明確一下，這是一個IP。所以ibert有兩種用法：
1.直接使用example design進行獨立使用；
2.集成到某個工程中進行使用；
ibert最常用的兩個用途是：
1.基於PRBS模塊的誤碼率檢查；
2.基於眼圖掃描模塊的測量近端眼圖；
另外，ibert中可以方便的設置GTX的所有參數。是個不錯的參數測試平台。
通常可以嘗試幾個參數的調整來查看對GTX的誤碼率/眼圖是否有幫助，這幾個參數是TX部分的預加重。而接收端的設置是均衡模式，由於均衡的原理較為復雜，而且多為自動調整，所以不會有簡單的幾個參數就能看出變化。
GTX的分布：
7系列FPGA通常按照bank來分，對於GTX的bank，一般稱為一個Quad，原因是一個bank中有4個獨立的GTX通道。每個通道稱呼為Channel。所以在GTX的代碼中可以看到Channel這個底層原語。
每個Quad擁有兩個參考時鍾Pin，也可以從上下兩個Quad中獲取參考時鍾（如果上下有GTX Quad的話）。
QPLL和CPLL：
已經知道四個GTX為一組，稱呼為Quad，每個GTX稱呼為Channel，就很容易理解QPLL和CPLL了。QPLL是一個Quad共用的PLL，GTX一個Quad只有一個QPLL。CPLL是每個Channel獨有的PLL。
從底層角度看，由於CPLL是每個Channel獨有的，所以CPLL的所有接口都在Channel這個底層模塊中。而QPLL是另外使用了一個叫common的底層模塊。
GTX中QPLL和CPLL，除了數目（一個Quad一個QPLL四個CPLL）和歸屬(QPLL屬於common，CPLL屬於Channel)不同之外，最大的不同在於支持的最高線速率頻率不同。CPLL最高只有6.xG，而QPLL可以超過10G（具體數值要根據器件的速度等級來查詢DataSheet）。
即使QPLL工作在很高的線速率下，Channel也可以工作在較低的線速率下。具體的實現方案就是1.使用Channel自帶的CPLL而不用QPLL；2.Channel可以將QPLL的速率按2的倍數進行降低；這樣同一個參考時鍾下，一個Quad的不同GTX有機會跑在不同的線速率下。當然這一需求需要更多的操作，IP本身無法實現。
Clock Correction：
這個功能必須使用Elastic Buffer。原理是指定一個關鍵字段（類似於k28.5的二進制數），發送端定期發送這個關鍵字段，接收端收到這個關鍵字段時，會檢查這個字段在FIFO中的位置，並通過插入 無效數據/刪除數據 的方法來調整，使這個字段盡可能保持在FIFO的中心部分，防止FIFO溢出。這個功能的作用是來解決不同時鍾會導致FIFO溢出的問題。
Channel Bonding：
這個功能必須使用Elastic Buffer。原理是指定一個關鍵字段（類似於k28.5的數字）。當多個GTX都收到這一字段時，會按照配置進行相互校准，來保證並行數據同步輸出。這個功能的作用是在多個GTX之間進行同步化處理。
GTX IP及Example Design
GTX的IP是7 Series FPGAs Transceivers Wizard。是一個非常有用的工具。關於具體的配置，需要依據具體應用來設置。這里主要說兩點：
1.Protocol
在IP配置界面的第二個標簽頁下有一個Protocol的選項，通常默認是Start from scratch，代表沒有任何預設值。當熟悉GTX並熟悉應用的需求后，可以用這個設置進行逐項調整。其他選擇都多少加入了一些預設值。在不熟悉GTX或者應用需求時，可以先使用預設配置進行學習/測試。
2.Shared Logic
單獨的GTX通常是無法直接工作的，而最主要的原因就是GTX的復位流程。GTX有嚴格的復位流程。如果自行設計，費時費力。萬幸，Xilinx提供了參考設計——Shared Logic。
通常使用Example Design來作為最終系統集成的GTX IP。這樣做的原因就是包含了需要的復位控制等輔助設計，並且接口變得更加簡單易用。默認這部分是包含在Example Design中，而IP可以選擇將這部分重新打包，放入IP Core中。這樣最終的IP不僅僅有GTX的硬核，也有大量Shared Logic這樣用普通可編程邏輯實現的功能模塊。
配置好GTX IP之后，另一個非常有用的功能就是Example Design。Vivado的一個優點就是幾乎所有的IP都可以非常便捷的生成獨立完整的Example Design（比如需要獨立使用ibert的時候）。
GTX IP是提供源代碼的，最底層就是GTX的Channel和common模塊。用戶可以通過代碼來查看相關的參數值和端口連接。
GTX的DRP端口:
通常一個內部模塊要進行重配置，使用的是兩種做法：端口控制和配置參數控制。端口控制就是提供一個控制端口作為開關。比如BRAM端口中的EN和WE，提供高低電平就可以進行功能的改變（EN控制是否使用，WE控制讀寫）。
配置參數控制，就是有一個配置參數表，每一個參數擁有一個唯一地址和對應的數據內容。通過改寫對應地址的數據內容來進行功能的改變。
GTX同時使用了這兩種方式。所以GTX Channel和Common不僅有大量的端口（當然大部分端口都是功能端口而不是僅僅作為配置功能)，還擁有一張地址表（參考UG476的附錄）。通過DRP端口可以讀寫地址表中的相關地址，達到獲取數據/改變配置的功能。
一個常見的應用就是線速率切換。這時候就需要利用DRP端口來調整部分參數的值，然后復位GTX，來使GTX工作在不同的線速率下。另一個用到DRP的應用就是眼圖掃描。希望掃描出GTX的眼圖，除了使用ibert，還可以在設計中加入眼圖掃描模塊來進行實時掃描，這時候就需要使用DRP端口。使用DRP端口的時候，有一個地方需要注意，就是DRP端口的時序。UG476似乎沒有提供接口時序。這部分請參考XADC的文檔手冊——UG480。
環回：
左邊為接收端，右邊為發送端
GTX提供了四種環回模式，結合上圖可以看到，環回路徑分別是1、2、3、4。
1，2是近端環回，用於測試GTX本身。3，4是遠端環回，用於輔助測試對端GTX。具體的細節請參考UG476。這里需要說明的是，用的比較多的是2，近端PMA環回；用的最少的大概是1，近端PCS環回，基本沒有什么實際作用（可以想想為什么）。遠端環回需要修改部分參數才能使用，具體參考文檔。
關於GTX的一些基礎概念就介紹完畢，更多細節，還請參考UG476文檔。