设计面向大众市场的千兆位级收发器

Virtex-5 RocketIO GTP收发器

赛灵思公司认识到高性能市场的特殊要求，并注意到大批量的主流市场某些时候存在一些相互矛盾的要求。大量主流串行协议的数据率等于或低于3.2Gbps，例如PCI Express Generation 1、千兆以太网、XAUI、SATA I和II、串行RapidIO、CPRI、OBSAI和HD-SDI，许多像JEDEC数据转换接口和VESA显示端口这样的新兴协议也运行在这种相对较低的数据率下。事实上，这些已有的和新兴的协议涵盖了目前超过90%的收发器应用。因此，速率等于或低于3.2Gbps的收发器是“面向大众市场的收发器”。

赛灵思采取了创新举措，针对Virtex-5 FPGA系列产品开发了两款不同的收发器。其中一款收发器是Virtex-5 RocketIO GTP收发器，主要针对大批量应用而设计，其数据率范围从100Mbps到3.2Gbps。面向大多数系统设计工程师的GTP收发器具有通用性、易用性、低功耗和低成本特性。

GTP收发器的用途非常广泛，不仅能支持像PCI Express Wrapper这样基于8B/10B编码的协议，还能支持像SONET这样基于加扰编码的协议，表1给出了GTP收发器所支持的全部应用。因此，GTP收发器所能支持的应用范围很广泛。此外，对GTP收发器的确认和描述是在特定应用设置中实现的，能确保其符合标准。这些设计和描述方法共同确保了GTP收发器的通用性。

表1：GTP支持的应用

由于得到了最好的FPGA CAD工具的支持，GTP收发器的使用十分简单。Virtex-5 RocketIO GTP收发器向导提供了直观的GUI界面，为选择GTP、时钟选项、FPGA结构接口、协议栈以及编解码机制提供了便利。在完成所有选择之后，工具将生成一个带有必要功能的GTP封包(wrapper)。赛灵思公司的ChipScope分析工具通过内置在收发器里的误码率测试器(IBERT)，使GTP收发器具有自测试功能。

ChipScope所提供的先进功能包括通道性能测量、自动眼图扫描(eye scan)功能(用来寻找最佳的发送和接收设置)以及收发器和连接状态报告。这些丰富的工具大大简化了基于GTP收发器的设计和制造流程，对于GTP收发器的广泛应用非常关键。

随着PCB上的空间越来越拥挤，收发器的功耗成为一个关键问题。因此，对于GTP收发器来说，电源效率是最首要的设计目标之一。每个GTP收发器的平均功耗通常低于100mW。在某些情况下，每个收发器的功耗能低至60mW。

随着大量应用开始使用嵌入式收发器，成本也成为一项重要的考虑因素。因此，赛灵思用硬逻辑而不用查找表(LUT)的方法来提供某些特定的解决方案。例如，一种硬编码的PCI Express协议栈包括基于GTP收发器的物理层、链路层和处理层(transaction layer)。这一实现方案极大地降低了整个解决方案的成本，使得基于GTP收发器的解决方案对于大批量/高利润的应用更具吸引力。

作者：孙刚

高级市场经理

gang.sun@xilinx.com

赛灵思公司高级产品部