📄 高性能fpga中的高速serdes接口 [2] -- edn电子设计技术.htm

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<H2>您现在的位置：<A href="http://www.ednchina.com/">首页</A>&nbsp;&gt;&nbsp; <A 
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href="http://www.ednchina.com/TechClass/PLDFPGA/Default.aspx">可编程器件</A><SPAN 
style="DISPLAY: inline-block">&nbsp;&gt;&nbsp;</SPAN> 正文</H2></DIV>
<DIV class=content>
<H2 class=center>高性能FPGA中的高速SERDES接口</H2>
<H3 class="center pt10px gray"><SPAN id=ctl00_Main_TechChannelArea>技术分类： <A 
href="http://www.ednchina.com/TechClass/PLDFPGA/Default.aspx">可编程器件</A>&nbsp; 
</SPAN>| 2009-03-11 <BR>莱迪思半导体: EDN China</H3>
<DIV id=ArticleContent>
<P></P>
<P>　　<STRONG>PCI Express</STRONG></P>
<P>　　PCI Express是下一代外围组件互连（ PCI ）标准。该PCI 
Express协议是为了解决日益增加的带宽需求，通过电缆或针对扩展卡的连接器插槽、提供一个可升级的、芯片之间点对点的串行连接，同时保持与传统的PCI在软件层相兼容。</P>
<P>　　单个PCI 
Express串行链路是双单工连接，规定每个链路为2.5Gbps的速率（5Gbps或更高的速率，针对2.0版和以后的规范），可以构成x1、x2、x4、x8 ， 
x12 ， x16和x32链路宽度，以实现更大的带宽。串行实现是便宜的，可以进一步推动延伸长度、减轻共模噪声、关注现有源同步并行接口（如常规的PCI ）的相偏 
，并减少需要连接通道的总数。<A title=Lattice style="COLOR: blue; TEXT-DECORATION: underline" 
href="http://article.ednchina.com/word/203749.aspx">Lattice</A>ECP3 
SERDES完全符合PCI Express 1.1版的抖动规范。与莱迪思的PCI Express端点控制器IP相结合 ，为设计人员提供了一种低成本的PCI 
Express平台。</P>
<P>　　莱迪思还为设计人员提供了完整的PCI Express开发套件。如图3所示，莱迪思的PCI 
Express开发套件是一个完全集成的开发平台，提供了一个完整的硬件/软件开发环境，以加速评估PCI Express技术。该套件包括PCI 
Express系统设计所需的各种元件，其中包括莱迪思的PCI Express端点IP核、 
RTL源代码、项目指南和几个演示文件，从控制到数据的应用、驱动程序、图形用户界面及一块评估电路板。</P>
<P align=center><IMG height=290 alt="Lattice PCI Express开发套件" hspace=0 
src="高性能FPGA中的高速SERDES接口 [2] -- EDN电子设计技术.files/3.jpg" width=509 border=0></P>
<P align=center>图3 Lattice PCI Express开发套件</P>
<P>　　<STRONG>无线协议：CPRI 与 OBSAI</STRONG></P>
<P>　　通用公共无线接口（ CPRI ）和开放基站架构组织（ OBSAI等）是针对无线基础设施的两种流行的基于分组的协议标准。LatticeECP3 
SERDES也支持这些标准。如图4所示， LatticeECP3 的SERDES /PCS ASIC模块支持CPRI / 
OBSAI物理层。莱迪思还提供完全支持各自协议栈的CPRI （ 3.0规范）和OBSAI等（ OBSAI－RP3 － 01 ）的IP核。</P>
<P align=center><IMG height=352 alt=用LatticeECP3支持CPRI/OBSAI协议栈 hspace=0 
src="高性能FPGA中的高速SERDES接口 [2] -- EDN电子设计技术.files/4.jpg" width=569 border=0></P>
<P align=center>图4 用LatticeECP3支持CPRI/OBSAI协议栈</P>
<P>　　此外， LatticeECP3 SERDES还支持针对实现多跳的低延迟变化要求。在新的远程无线前端（RRH 
）拓扑结构中，系统要求能够测量和补偿在多跳情况下发生的延迟变化。为了支持这项工作，非常仔细地设计了ECP3 
PCS块，使链路延迟变化确定并一致。此外，字对齐延迟变化也是可测量的，一旦知道这个值，在补偿寄存器中就会得到报告，从而可以进行系统级的补偿。</P>
<P align=center><SPAN><IMG title=点击看大图 style="CURSOR: pointer" 
onclick="return show_orginral(this)" alt="用ECP3的 SERDES/PCS实现短延迟选择" hspace=0 
src="高性能FPGA中的高速SERDES接口 [2] -- EDN电子设计技术.files/5.jpg" width=580 border=0> 
<P align=center><A style="CURSOR: pointer" 
onclick="return show_orginral(this)">点击看原图</A></P></SPAN>
<P></P>
<P align=left></P>
<P align=center>图5 用ECP3的 SERDES/PCS实现短延迟选择</P>
<P>　　<STRONG>SMPTE</STRONG></P>
<P>　　活动图像和电视工程师协会（SMPTE ）按照SDI或串行数字接口制定了一套标准。这些标准包括： SMPTE 259M-标准清晰度串行数字接口（SD - 
SDI）、SMPTE 292M -高清晰度串行数字接口（HD - SDI ） ，以及SMPTE 424M - 3Gbps串行数字接口（ 3G-SDI） 
。</P>
<P>　　SMPTE 259通过串行链路以270 Mbps的速率传输数据，SMPTE 292的速率增加到1.485 Gbps， SMPTE 
424的速率增加到2.97 Gbps。LatticeECP3器件同时动态地支持所有这些速率而无需过采样。LatticeECP3 
SERDES是完全符合SMPTE抖动规范的。SERDES IO也可以是直流耦合（用外部电容器）支持SMPTE病态信号。此外， ECP3 
SERDES具有通道的独立性。如图6所示，器件包括合适的时钟分频器（ DIV1 、DIV2和DIV11 ） 
，允许真正实现支持SD/HD/3G的独立多速率传输。每个通道的接收时钟是独立的，可以来自外部源或者来自<A title=FPGA 
style="COLOR: blue; TEXT-DECORATION: underline" 
href="http://article.ednchina.com/word/203748.aspx">FPGA</A>，允许独立地支持SD/HD/3G的多速率接收。</P>
<P align=center><IMG height=277 alt="用LatticeECP3 SERDES支持增强的SMPTE多速率" hspace=0 
src="高性能FPGA中的高速SERDES接口 [2] -- EDN电子设计技术.files/6.jpg" width=572 border=0></P>
<P align=center>图6 用LatticeECP3 SERDES支持增强的SMPTE多速率</P>
<P>　　如图7所示，SMPTE协议栈可以完全在LatticeECP3 FPGA中实现。莱迪思提供了一个实现NRZ/ 
NRZI编码、字对齐和成帧的多速率串行数字接口（ SDI 
）物理层IP核。LatticeECP3是业界成本最低，功耗最低和最灵活的针对SMPTE的可编程开发平台。 </P>
<P align=center><IMG height=334 alt=用LatticeECP3支持SMPTE协议栈 hspace=0 
src="高性能FPGA中的高速SERDES接口 [2] -- EDN电子设计技术.files/7.jpg" width=426 border=0></P>
<P align=center>图7 用LatticeECP3支持SMPTE协议栈</P>
<P>　　莱迪思还开发了一个证明符合SMPTE标准的完整的系统。该系统由LatticeECP3视频协议电路板、该IP和演示设计所组成。</P>
<P>　　<STRONG>结论</STRONG></P>
<P>　　SERDES正变成越来越流行的接口，在网络应用方面被广泛地采用。LatticeECP3 
带有SERDES功能的FPGA为设计人员开发各种基于SERDES的应用提供了稳健的低成本平台。针对<A title=以太网 
style="COLOR: blue; TEXT-DECORATION: underline" 
href="http://article.ednchina.com/word/203751.aspx">以太网</A>、PCI 
Express、SMPTE和无线应用，用功能强大的低成本FPGA平台来支持各种通用串行协议。 
<P></P><!-- 2009/3/10 21:23:57-->
<P></P>
<P></P>
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