インテル® Stratix® 10 LタイルおよびHタイル・トランシーバーPHYユーザーガイド

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ID 683621
日付 3/03/2020
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. 概要 2. Lタイル/HタイルでのトランシーバーPHY層の実装 3. PLLおよびクロック・ネットワーク 4. トランシーバー・チャネルのリセット 5. インテルStratix 10 Lタイル/Hタイル・トランシーバーPHYアーキテクチャー 6. リコンフィグレーション・インターフェイスおよびダイナミック・リコンフィグレーション 7. キャリブレーション A. Lタイル/Hタイル・トランシーバー・レジスターの論理ビュー
1. 概要 x
1.1. インテルStratix 10デバイスバリアントにおけるLタイル/Hタイルのレイアウト 1.2. インテルStratix 10デバイスおよびパッケージバリアントにおけるLタイル/Hタイルの数 1.3. Lタイル/Hタイルのビルディング・ブロック 1.4. 概要の改訂履歴
1.1. インテルStratix 10デバイスバリアントにおけるLタイル/Hタイルのレイアウト x
1.1.1. インテルStratix 10 GX/SX Hタイルのコンフィグレーション 1.1.2. インテルStratix 10 TXのHタイルおよびEタイルのコンフィグレーション 1.1.3. インテルStratix 10 MXのHタイルおよびEタイルのコンフィグレーション
1.3. Lタイル/Hタイルのビルディング・ブロック x
1.3.1. トランシーバー・バンク・アーキテクチャー 1.3.2. トランシーバーのチャネルタイプ 1.3.3. GXおよびGXTチャネル配置ガイドライン 1.3.4. GXTチャネルの使用法 1.3.5. PLLおよびクロック・ネットワーク 1.3.6. イーサネット・ハードIP 1.3.7. PCIe Gen1/Gen2/Gen3ハードIPブロック
1.3.2. トランシーバーのチャネルタイプ x
1.3.2.1. GXチャネル 1.3.2.2. GXTチャネル
1.3.5. PLLおよびクロック・ネットワーク x
1.3.5.1. PLL 1.3.5.2. 入力リファレンス・クロック・ソース 1.3.5.3. トランシーバー・クロック・ネットワーク
1.3.5.1. PLL x
1.3.5.1.1. トランシーバーのフェーズ・ロック・ループ (PLL) 1.3.5.1.2. クロック生成ブロック (CGB)
1.3.5.3. トランシーバー・クロック・ネットワーク x
1.3.5.3.1. x1クロックライン 1.3.5.3.2. x6クロックライン 1.3.5.3.3. x24クロックライン 1.3.5.3.4. GXTクロック・ネットワーク
1.3.6. イーサネット・ハードIP x
1.3.6.1. 100G/50GイーサネットMACハードIP 1.3.6.2. 100Gコンフィグレーション 1.3.6.3. 50Gコンフィグレーション
2. Lタイル/HタイルでのトランシーバーPHY層の実装 x
2.1. トランシーバー・デザインのIPブロック 2.2. トランシーバー・デザイン・フロー 2.3. ネイティブPHY IPコアのコンフィグレーション 2.4. インテルStratix 10 Lタイル/Hタイル・トランシーバー・ネイティブPHYのインテルStratix 10 FPGA IPコアの使用 2.5. トランシーバー・プロトコル用のPHY層の実装 2.6. 未使用またはアイドルのトランシーバー・チャネル 2.7. ネイティブPHY IPコアのシミュレーション 2.8. Lタイル/Hタイルでのトランシーバー・ネイティブPHY層の実装の改訂履歴
2.2. トランシーバー・デザイン・フロー x
2.2.1. PLL IPコアの選択 2.2.2. リセット・コントローラー 2.2.3. リコンフィグレーション・ロジックの作成 2.2.4. PLL IPコアおよびリセット・コントローラーへのネイティブPHY IPコアの接続 2.2.5. データパスの接続 2.2.6. ネイティブPHY IPコアSDCの変更 2.2.7. デザインのコンパイル 2.2.8. デザインの機能性の検証
2.3. ネイティブPHY IPコアのコンフィグレーション x
2.3.1. プロトコルのプリセット 2.3.2. GXTチャネル 2.3.3. GeneralパラメーターおよびDatapathパラメーター 2.3.4. PMAパラメーター 2.3.5. PCS-Core Interfaceパラメーター 2.3.6. Analog PMA Settingsパラメーター 2.3.7. Enhanced PCSパラメーター 2.3.8. Standard PCSパラメーター 2.3.9. PCS Direct Datapathパラメーター 2.3.10. Dynamic Reconfigurationパラメーター 2.3.11. Generation Optionsパラメーター 2.3.12. PMA、キャリブレーション、およびリセットポート 2.3.13. PCS-Core Interfaceポート 2.3.14. エンハンストPCSポート 2.3.15. 標準PCSポート 2.3.16. トランシーバーPHY PCS-to-Coreインターフェイスのリファレンス・ポート・マッピング 2.3.17. IPコアファイルの位置
2.3.14. エンハンストPCSポート x
2.3.14.1. エンハンストPCSのTXおよびRXコントロール・ポート
2.3.16. トランシーバーPHY PCS-to-Coreインターフェイスのリファレンス・ポート・マッピング x
2.3.16.1. PCS-Coreインターフェイス・ポートのエンハンストPCS 2.3.16.2. PCS-Coreインターフェイス・ポートの標準PCS 2.3.16.3. PCS-Coreインターフェイス・ポートのPCS-Direct
2.4. インテルStratix 10 Lタイル/Hタイル・トランシーバー・ネイティブPHYのインテルStratix 10 FPGA IPコアの使用 x
2.4.1. PMA機能 2.4.2. PCS機能 2.4.3. 確定的レイテンシーの使用モデル 2.4.4. デバッグ機能
2.4.1. PMA機能 x
2.4.1.1. TX PMA使用モデル 2.4.1.2. RX PMA使用モデル
2.4.1.2. RX PMA使用モデル x
2.4.1.2.1. RXのマニュアルモードでの使用 2.4.1.2.2. RXの適応モードでの使用 2.4.1.2.3. RX PMA適応モードの設定 2.4.1.2.4. レジスターシーケンス
2.4.2. PCS機能 x
2.4.2.1. レシーバー・ワード・アライメント 2.4.2.2. レシーバーのクロック補償 2.4.2.3. エンコーディング/デコーディング 2.4.2.4. ディスパリティー・コントロールおよびチェックの実行 2.4.2.5. エンハンストPCSのFIFO動作 2.4.2.6. 極性反転 2.4.2.7. データ・ビットスリップ 2.4.2.8. ビット反転 2.4.2.9. バイト反転 2.4.2.10. ダブルレート転送モード 2.4.2.11. 非同期データ転送 2.4.2.12. 低レイテンシー
2.4.2.1. レシーバー・ワード・アライメント x
2.4.2.1.1. 標準PCSを使用したワード・アライメント 2.4.2.1.2. エンハンストPCSを使用したワード・アライメント
2.4.2.2. レシーバーのクロック補償 x
2.4.2.2.1. 標準PCSを使用したクロック補償 2.4.2.2.2. 標準PCSを使用したクロック補償
2.4.2.3. エンコーディング/デコーディング x
2.4.2.3.1. 8B/10Bエンコーダーおよびデコーダー 2.4.2.3.2. GbEおよびIEEE 1588v2に準拠したGbEの8B/10Bエンコーディング 2.4.2.3.3. 64B/66Bベースのプロトコル用のKR-FEC機能
2.4.2.4. ディスパリティー・コントロールおよびチェックの実行 x
2.4.2.4.1. 8B/10B TXディスパリティー・コントロール
2.4.2.5. エンハンストPCSのFIFO動作 x
2.4.2.5.1. エンハンストPCS FIFO動作
2.4.2.6. 極性反転 x
2.4.2.6.1. TXデータ極性反転 2.4.2.6.2. RXデータ極性反転
2.4.2.7. データ・ビットスリップ x
2.4.2.7.1. TXデータ・ビットスリップ 2.4.2.7.2. RXデータ・ビットスリップ
2.4.2.8. ビット反転 x
2.4.2.8.1. トランスミッター・ビット反転 2.4.2.8.2. レシーバービット反転
2.4.2.9. バイト反転 x
2.4.2.9.1. トランスミッター・バイト反転 2.4.2.9.2. レシーバーバイト反転
2.4.2.10. ダブルレート転送モード x
2.4.2.10.1. ワード・マーキング・ビット 2.4.2.10.2. ダブルレート転送モードの実装方法
2.4.2.11. 非同期データ転送 x
2.4.2.11.1. FPGAファブリック-トランシーバー転送 2.4.2.11.2. トランシーバー-FPGAファブリック転送
2.4.2.12. 低レイテンシー x
2.4.2.12.1. Basic (Standard PCS) での低レイテンシーのイネーブル方法 2.4.2.12.2. Basic (Enhanced PCS) での低レイテンシーのイネーブル方法
2.4.3. 確定的レイテンシーの使用モデル x
2.4.3.1. 位相測定FIFO
2.4.3.1. 位相測定FIFO x
2.4.3.1.1. 主な使用モデル 2.4.3.1.2. FIFOレイテンシーの計算
2.4.4. デバッグ機能 x
2.4.4.1. パターン・ジェネレーターとベリファイアー 2.4.4.2. PRBSソフト・アキュムレーター 2.4.4.3. ループバック 2.4.4.4. On-die Instrumentation
2.4.4.1. パターン・ジェネレーターとベリファイアー x
2.4.4.1.1. パターン・ジェネレーターとベリファイアーの使用モデル 2.4.4.1.2. 方形波パターン・ジェネレーター 2.4.4.1.3. PRBSジェネレーターとベリファイアー 2.4.4.1.4. PRBS制御およびステータスポート 2.4.4.1.5. PRBSジェネレーターとPRBSベリファイアーのイネーブルおよびディスエーブル
2.4.4.2. PRBSソフト・アキュムレーター x
2.4.4.2.1. PRBSソフト・アキュムレーターの使用モデル
2.4.4.3. ループバック x
2.4.4.3.1. ループバックのイネーブルおよびディスエーブル
2.4.4.4. On-die Instrumentation x
2.4.4.4.1. On-die Instrumentationの概要 2.4.4.4.2. ODIのイネーブル方法 2.4.4.4.3. 水平方向のアイ開口部のスキャン 2.4.4.4.4. 水平および垂直位相のスキャン 2.4.4.4.5. ODIのディスエーブル方法 2.4.4.4.6. 水平位相ステップのマッピング
2.5. トランシーバー・プロトコル用のPHY層の実装 x
2.5.1. PCI Express (PIPE） 2.5.2. Interlaken 2.5.3. イーサネット 2.5.4. CPRI
2.5.1. PCI Express (PIPE） x
2.5.1.1. PIPE用トランシーバー・チャネルのデータパス 2.5.1.2. サポートされているPIPE機能 2.5.1.3. PIPE Gen1、Gen2、Gen3モードでのTX PLLの接続方法 2.5.1.4. インテルStratix 10トランシーバーでのPCI Express (PIPE) の実装方法 2.5.1.5. PIPE用のネイティブPHY IPコアのパラメーター設定 2.5.1.6. PIPE用fPLL IPコアのパラメーター設定 2.5.1.7. PIPE用ATX PLL IPコアのパラメーター設定 2.5.1.8. PIPE用ネイティブPHY IPコアのポート 2.5.1.9. PIPE用fPLLポート 2.5.1.10. PIPE用のATX PLLのポート 2.5.1.11. TXディエンファシスのプリセットマッピング 2.5.1.12. PIPEコンフィグレーションにおけるチャネルの配置方法 2.5.1.13. Gen3のリンク・イコライゼーション 2.5.1.14. タイミング・クロージャーに関する推奨事項
2.5.1.2. サポートされているPIPE機能 x
2.5.1.2.1. Gen1/Gen2の機能 2.5.1.2.2. Gen3の機能
2.5.1.12. PIPEコンフィグレーションにおけるチャネルの配置方法 x
2.5.1.12.1. ボンディング・コンフィグレーションのマスターチャネル
2.5.2. Interlaken x
2.5.2.1. Interlakenコンフィグレーションのクロッキングおよびボンディング
2.5.2.1. Interlakenコンフィグレーションのクロッキングおよびボンディング x
2.5.2.1.1. x24クロック・ボンディングのシナリオ 2.5.2.1.2. TXマルチレーン・ボンディングおよびRXマルチレーン・デスキュー・アライメント・ステートマシン
2.5.3. イーサネット x
2.5.3.1. 10GBASE-R、IEEE 1588v2に準拠した10GBASE-R、およびKR FEC付き10GBASE-Rバリアント 2.5.3.2. KR FECバリアント付き40GBASE-R
2.5.3.1. 10GBASE-R、IEEE 1588v2に準拠した10GBASE-R、およびKR FEC付き10GBASE-Rバリアント x
2.5.3.1.1. 10GBASE-RでのXGMIIインターフェイス方式
2.5.4. CPRI x
2.5.4.1. CPRIラインレートの改訂 2.5.4.2. CPRI用のトランシーバー・チャネルのデータパスおよびクロッキング 2.5.4.3. CPRI用にサポートされている機能 2.5.4.4. 確定的レイテンシー
2.5.4.2. CPRI用のトランシーバー・チャネルのデータパスおよびクロッキング x
2.5.4.2.1. CPRI用のTX PLLの選択 2.5.4.2.2. オート・ネゴシエーション
2.5.4.3. CPRI用にサポートされている機能 x
2.5.4.3.1. CPRI用のマニュアル・モードのワードアライナー
2.7. ネイティブPHY IPコアのシミュレーション x
2.7.1. サードパーティーRTLシミュレーターを指定する方法 2.7.2. IPシミュレーションのスクリプティング 2.7.3. カスタム・シミュレーション・フロー
2.7.2. IPシミュレーションのスクリプティング x
2.7.2.1. 組み合わせたシミュレーターのセットアップ・スクリプトの生成 2.7.2.2. シミュレーション用の .doファイルの手順
2.7.3. カスタム・シミュレーション・フロー x
2.7.3.1. Simulation Library Compilerの使用方法 2.7.3.2. カスタム・シミュレーション・スクリプト
3. PLLおよびクロック・ネットワーク x
3.1. PLL 3.2. 入力リファレンス・クロック・ソース 3.3. トランスミッター・クロック・ネットワーク 3.4. クロック生成ブロック 3.5. FPGAファブリック-トランシーバー間のインターフェイス・クロッキング 3.6. ダブルレート転送モード 3.7. トランスミッター・データパス・インターフェイスのクロッキング 3.8. レシーバー・データパス・インターフェイスのクロッキング 3.9. チャネル・ボンディング 3.10. PLLカスケード・クロック・ネットワーク 3.11. PLLおよびクロック・ネットワークの使用 3.12. PLLおよびクロック・ネットワークの改訂履歴
3.1. PLL x
3.1.1. ATX PLL 3.1.2. fPLL 3.1.3. CMU PLL
3.1.1. ATX PLL x
3.1.1.1. ATX PLLとfPLLの間隔要件 3.1.1.2. GXTチャネルでのATX PLLの使用 3.1.1.3. ATX PLL GXおよびMCGBのGXT実装の使用制限 3.1.1.4. ATX PLL IPコアのインスタンス化 3.1.1.5. ATX PLL IPコアのパラメーター、設定、およびポート
3.1.2. fPLL x
3.1.2.1. fPLL IPコアのインスタンス化 3.1.2.2. fPLL IPコアの制約 3.1.2.3. fPLL IPコアのパラメーター、設定、およびポート
3.1.3. CMU PLL x
3.1.3.1. CMU PLL IPコアのインスタンス化 3.1.3.2. CMU PLL IPコアのパラメーター、設定、およびポート
3.2. 入力リファレンス・クロック・ソース x
3.2.1. 専用リファレンス・クロック・ピン 3.2.2. レシーバー入力ピン 3.2.3. 入力リファレンス・クロック・ソースとしてのPLLカスケード接続 3.2.4. リファレンス・クロック・ネットワーク 3.2.5. 入力リファレンス・クロックとしてのコアクロック
3.2.1. 専用リファレンス・クロック・ピン x
3.2.1.1. リファレンス・クロックI/O規格 3.2.1.2. Dedicated Reference Clock Pin Termination (XCVR_S10_REFCLK_TERM_TRISTATE)
3.3. トランスミッター・クロック・ネットワーク x
3.3.1. x1クロックライン 3.3.2. x6クロックライン 3.3.3. x24クロックライン 3.3.4. GXTクロック・ネットワーク 3.3.5. HCLKネットワーク
3.9. チャネル・ボンディング x
3.9.1. PMAボンディング 3.9.2. PMAおよびPCSボンディング 3.9.3. チャネルのボンディング方法の選択 3.9.4. スキューの計算方法
3.9.1. PMAボンディング x
3.9.1.1. x6/x24ボンディング
3.11. PLLおよびクロック・ネットワークの使用 x
3.11.1. ノンボンディング・コンフィグレーション 3.11.2. ボンディング・コンフィグレーション 3.11.3. PLLカスケード接続の実装 3.11.4. ミックスおよびマッチデザインの例
3.11.1. ノンボンディング・コンフィグレーション x
3.11.1.1. シングルチャネルx1ノンボンディング・コンフィグレーションの実装 3.11.1.2. マルチチャネルx1ノンボンディング・コンフィグレーションの実装 3.11.1.3. マルチチャネルx24ノンボンディング・コンフィグレーションの実装
3.11.2. ボンディング・コンフィグレーション x
3.11.2.1. x6/x24ボンディング・モードの実装
4. トランシーバー・チャネルのリセット x
4.1. リセットが必要なのはいつですか？ 4.2. トランシーバーPHYリセット・コントローラー向けインテルStratix 10 FPGA IPの実装 4.3. どのようにしてリセットしますか？ 4.4. PCSリセット・ステータス・ポートの使用 4.5. トランシーバーPHYリセット・コントローラー向けインテルStratix 10 FPGA IPの使用 4.6. ユーザーコード化されたリセット・コントローラーの使用 4.7. ステータス信号またはPLLロック信号とユーザーコード化されたリセット・コントローラーの合成 4.8. トランシーバー・チャネルのリセットの改訂履歴
4.3. どのようにしてリセットしますか？ x
4.3.1. 推奨リセットシーケンス 4.3.2. リセット信号およびパワーダウン信号の影響を受けるトランシーバー・ブロック
4.3.1. 推奨リセットシーケンス x
4.3.1.1. デバイスのパワーアップ後のトランスミッターのリセット 4.3.1.2. デバイス動作中のトランスミッターのリセット 4.3.1.3. パワーアップ後のレシーバーのリセット 4.3.1.4. デバイス動作中のレシーバーのリセット (Autoモード) 4.3.1.5. マニュアル・ロック・モードにおけるクロック・データ・リカバリー 4.3.1.6. 特別なTX PCSリセット・リリース・シーケンス
4.3.1.5. マニュアル・ロック・モードにおけるクロック・データ・リカバリー x
4.3.1.5.1. CDRマニュアル・ロック・モードのコントロール設定 4.3.1.5.2. CDRマニュアル・ロック・モードでのトランシーバーのリセット
4.3.1.6. 特別なTX PCSリセット・リリース・シーケンス x
4.3.1.6.1. Interlaken/BasicモードのTX Core FIFO 4.3.1.6.2. ダブルレート転送モードのイネーブル 4.3.1.6.3. TXギアボックス比*:67
4.5. トランシーバーPHYリセット・コントローラー向けインテルStratix 10 FPGA IPの使用 x
4.5.1. トランシーバーPHYリセット・コントローラー向けインテルStratix 10 FPGA IPのパラメーター化 4.5.2. トランシーバーPHYリセット・コントローラー向けインテルStratix 10 FPGA IPのパラメーター 4.5.3. トランシーバーPHYリセット・コントローラー向けインテルStratix 10 FPGA IPのインターフェイス 4.5.4. トランシーバーPHYリセット・コントローラー向けインテルStratix 10 FPGA IPのリソース使用率
4.6. ユーザーコード化されたリセット・コントローラーの使用 x
4.6.1. ユーザーコード化されたリセット・コントローラーの信号
5. インテルStratix 10 Lタイル/Hタイル・トランシーバーPHYアーキテクチャー x
5.1. PMAアーキテクチャー 5.2. エンハンストPCSアーキテクチャー 5.3. インテルStratix 10標準PCSのアーキテクチャー 5.4. インテルStratix 10 PCI Express Gen3 PCSのアーキテクチャー 5.5. GXTチャネルのPCSサポート 5.6. 方形波ジェネレーター 5.7. PRBSパターン・ジェネレーター 5.8. PRBSパターン・ベリファイアー 5.9. ループバック・モード 5.10. インテルStratix 10 Lタイル/Hタイル・トランシーバーPHYアーキテクチャーの改訂履歴
5.1. PMAアーキテクチャー x
5.1.1. トランスミッターPMA 5.1.2. レシーバーPMA
5.1.1. トランスミッターPMA x
5.1.1.1. シリアライザー 5.1.1.2. トランスミッター・バッファー
5.1.1.2. トランスミッター・バッファー x
5.1.1.2.1. 高速差動I/O 5.1.1.2.2. プログラマブル差動出力電圧 5.1.1.2.3. プログラマブル・プリエンファシス
5.1.2. レシーバーPMA x
5.1.2.1. レシーバーバッファー 5.1.2.2. クロック・データ・リカバリー (CDR) ユニット 5.1.2.3. デシリアライザー
5.1.2.1. レシーバーバッファー x
5.1.2.1.1. プログラマブル差動オンチップ終端 (OCT) 5.1.2.1.2. 信号検出器 5.1.2.1.3. 連続時間リニア・イコライゼーション (CTLE) 5.1.2.1.4. 可変ゲインアンプ (VGA) 5.1.2.1.5. アダプティブ・パラ​​メトリック・チューニング (ADAPT) エンジン 5.1.2.1.6. デシジョン・フィードバック・イコライゼーション (DFE) 5.1.2.1.7. On-Die Instrumentation
5.1.2.2. クロック・データ・リカバリー (CDR) ユニット x
5.1.2.2.1. Lock-to-Referenceモード 5.1.2.2.2. Lock-to-Dataモード 5.1.2.2.3. CDRロックモード
5.2. エンハンストPCSアーキテクチャー x
5.2.1. トランスミッター・データパス 5.2.2. レシーバーデータパス 5.2.3. RX KR FECブロック
5.2.1. トランスミッター・データパス x
5.2.1.1. TX Core FIFO 5.2.1.2. TX PCS FIFO 5.2.1.3. Interlakenフレーム・ジェネレーター 5.2.1.4. Interlaken CRC-32ジェネレーター 5.2.1.5. 64B/66Bエンコーダーおよびトランスミッター・ステートマシン (TX SM) 5.2.1.6. スクランブラー 5.2.1.7. Interlakenディスパリティー・ジェネレーター 5.2.1.8. TXギアボックス、TXビットスリップ、および極性反転 5.2.1.9. KR FECブロック
5.2.2. レシーバーデータパス x
5.2.2.1. RXギアボックス、RXビットスリップ、および極性反転 5.2.2.2. ブロック・シンクロナイザー 5.2.2.3. Interlakenディスパリティー・チェッカー 5.2.2.4. デスクランブラー 5.2.2.5. Interlakenフレーム・シンクロナイザー 5.2.2.6. 64B/66Bデコーダーおよびレシーバー・ステートマシン (RX SM) 5.2.2.7. 10GBASE-Rビットエラー・レート (BER) チェッカー 5.2.2.8. Interlaken CRC-32チェッカー 5.2.2.9. RX PCS FIFO 5.2.2.10. RX Core FIFO
5.2.2.9. RX PCS FIFO x
5.2.2.9.1. Phase Compensationモード 5.2.2.9.2. Registerモード
5.2.2.10. RX Core FIFO x
5.2.2.10.1. 位相補償モード 5.2.2.10.2. Registerモード 5.2.2.10.3. Basicモード 5.2.2.10.4. Interlakenモード 5.2.2.10.5. 10GBASE-Rモード
5.3. インテルStratix 10標準PCSのアーキテクチャー x
5.3.1. トランスミッター・データパス 5.3.2. レシーバーデータパス
5.3.1. トランスミッター・データパス x
5.3.1.1. TX Core FIFO 5.3.1.2. TX PCS FIFO 5.3.1.3. バイト・シリアライザー 5.3.1.4. 8B/10Bエンコーダー 5.3.1.5. 極性反転機能 5.3.1.6. TXビットスリップ
5.3.1.3. バイト・シリアライザー x
5.3.1.3.1. 結合バイト・シリアライザー 5.3.1.3.2. バイト・シリアライザー・ディスエーブル・モード 5.3.1.3.3. バイト・シリアライザーSerialize x2モード 5.3.1.3.4. バイト・シリアライザーSerialize x4モード
5.3.1.4. 8B/10Bエンコーダー x
5.3.1.4.1. 8B/10Bエンコーダーのコントロール・コード・エンコーディング 5.3.1.4.2. 8B/10Bエンコーダーのリセット状態 5.3.1.4.3. 8B/10Bエンコーダーのアイドル文字置換機能 5.3.1.4.4. 8B/10Bエンコーダーの現在のランニング・ディスパリティーの制御機能 5.3.1.4.5. 8B/10Bエンコーダーのビット反転機能 5.3.1.4.6. 8B/10Bエンコーダーのバイト反転機能
5.3.2. レシーバーデータパス x
5.3.2.1. ワードアライナー 5.3.2.2. RX極性反転機能 5.3.2.3. レートマッチFIFO 5.3.2.4. 8B/10Bデコーダー 5.3.2.5. PRBSベリファイアー 5.3.2.6. バイト・デシリアライザー 5.3.2.7. RX PCS FIFO 5.3.2.8. RX Core FIFO
5.3.2.1. ワードアライナー x
5.3.2.1.1. ビットスリップ・モードのワードアライナー 5.3.2.1.2. マニュアルモードのワードアライナー 5.3.2.1.3. 同期ステートマシン・モードのワードアライナー 5.3.2.1.4. 確定的レイテンシー・モードのワードアライナー 5.3.2.1.5. 各ワードアライナー・モードにおけるワードアライナーのパターン長 5.3.2.1.6. ワードアライナーのRXビット反転機能 5.3.2.1.7. ワードアライナーのRXバイト反転機能
5.3.2.4. 8B/10Bデコーダー x
5.3.2.4.1. 8B/10Bデコーダーのコントロール・コード・エンコーディング 5.3.2.4.2. 8B/10Bデコーダーのランニング・ディスパリティー・チェッカー機能
5.3.2.6. バイト・デシリアライザー x
5.3.2.6.1. バイト・デシリアライザー・ディスエーブル・モード 5.3.2.6.2. バイト・デシリアライザーDeserialize x2モード 5.3.2.6.3. バイト・デシリアライザーDeserialize x4モード 5.3.2.6.4. 結合バイト・デシリアライザー 5.3.2.6.5. バイト・オーダリングのレジスター-転送レベル (RTL) 5.3.2.6.6. RX側でのデータ伝播におけるバイト・シリアライザーの影響 5.3.2.6.7. ModelSimのバイト・オーダリングの分析
5.4. インテルStratix 10 PCI Express Gen3 PCSのアーキテクチャー x
5.4.1. トランスミッター・データパス 5.4.2. レシーバーデータパス 5.4.3. PIPEインターフェイス
5.4.1. トランスミッター・データパス x
5.4.1.1. TX Core FIFO 5.4.1.2. TX PCS FIFO 5.4.1.3. ギアボックス
5.4.2. レシーバーデータパス x
5.4.2.1. ブロック・シンクロナイザー 5.4.2.2. レートマッチFIFO 5.4.2.3. RX PCS FIFO 5.4.2.4. RX Core FIFO
5.4.3. PIPEインターフェイス x
5.4.3.1. 自動速度ネゴシエーション 5.4.3.2. クロック・データ・リカバリー・コントロール
6. リコンフィグレーション・インターフェイスおよびダイナミック・リコンフィグレーション x
6.1. チャネルおよびPLLブロックのリコンフィグレーション 6.2. リコンフィグレーション・インターフェイスとの相互作用 6.3. 複数のリコンフィグレーション・プロファイル 6.4. アービトレーション 6.5. ダイナミック・リコンフィグレーションにおける推奨事項 6.6. ダイナミック・リコンフィグレーション実行の手順 6.7. ダイレクト・リコンフィグレーション・フロー 6.8. Native PHY IPまたはPLL IPコア・ガイド・リコンフィグレーション・フロー 6.9. 特殊なケースでのリコンフィグレーション・フロー 6.10. アナログPMA設定の変更 6.11. ポートおよびパラメーター 6.12. 複数のIPブロックにわたってマージするダイナミック・リコンフィグレーション・インターフェイス 6.13. エンベデッド・デバッグ機能 6.14. タイミング・クロージャーに関する推奨事項 6.15. サポートされない機能 6.16. トランシーバー・レジスター・マップ 6.17. リコンフィグレーション・インターフェイスおよびダイナミック・リコンフィグレーションの改訂履歴
6.2. リコンフィグレーション・インターフェイスとの相互作用 x
6.2.1. リコンフィグレーション・インターフェイスからの読み出し 6.2.2. リコンフィグレーション・インターフェイスへの書き込み
6.3. 複数のリコンフィグレーション・プロファイル x
6.3.1. コンフィグレーション・ファイル 6.3.2. エンベデッド・リコンフィグレーション・ストリーマー
6.6. ダイナミック・リコンフィグレーション実行の手順 x
6.6.1. チャネル・リコンフィグレーション 6.6.2. PLLリコンフィグレーション
6.9. 特殊なケースでのリコンフィグレーション・フロー x
6.9.1. トランスミッターPLLの切り替え 6.9.2. リファレンス・クロックの切り替え 6.9.3. GXチャネルとGXTチャネル間のリコンフィグレーション
6.9.2. リファレンス・クロックの切り替え x
6.9.2.1. ATXリファレンス・クロックの切り替え 6.9.2.2. fPLLリファレンス・クロックの切り替え 6.9.2.3. CDRおよびCMUリファレンス・クロックの切り替え
6.13. エンベデッド・デバッグ機能 x
6.13.1. Native PHY Debug Master Endpoint (NPDME) 6.13.2. Optional Reconfiguration Logic
6.13.2. Optional Reconfiguration Logic x
6.13.2.1. ケイパビリティー・レジスター 6.13.2.2. コントロール・レジスターおよびステータスレジスター 6.13.2.3. PRBSソフト・アキュムレーター
7. キャリブレーション x
7.1. PreSICE (Precision Signal Integrity Calibration Engine) を使用したリコンフィグレーション・インターフェイスおよびアービトレーション 7.2. キャリブレーション・レジスター 7.3. パワーアップ・キャリブレーション 7.4. バックグラウンド・キャリブレーション 7.5. ユーザー・リキャリブレーション 7.6. キャリブレーションの改訂履歴
7.2. キャリブレーション・レジスター x
7.2.1. Avalon-MMインターフェイス・アービトレーション・レジスター 7.2.2. ユーザー・リキャリブレーション・イネーブル・レジスター 7.2.3. ケイパビリティー・レジスター 7.2.4. レート・スイッチ・フラグ・レジスター
7.2.2. ユーザー・リキャリブレーション・イネーブル・レジスター x
7.2.2.1. トランシーバー・チャネル・キャリブレーション・レジスター 7.2.2.2. ATX PLL/fPLL/CMU PLLキャリブレーション・レジスター
7.5. ユーザー・リキャリブレーション x
7.5.1. デュプレックス・チャネルのリキャリブレーション (PMA TXおよびPMA RXの両方) 7.5.2. デュプレックス・チャネルでのみのPMA RXのリキャリブレーション 7.5.3. デュプレックス・チャネルでのみのPMA TXのリキャリブレーション 7.5.4. シンプレックスTXの同じ物理チャネルへのマージなしのPMAシンプレックスRXのリキャリブレーション 7.5.5. シンプレックスRXの同じ物理チャネルへのマージなしのPMAシンプレックスTXのリキャリブレーション 7.5.6. シンプレックスTXがマージされた物理チャネルでのPMAシンプレックスRXのみのリキャリブレーション 7.5.7. シンプレックスRXがマージされた物理チャネルでのPMAシンプレックスTXのみのリキャリブレーション 7.5.8. fPLLのリキャリブレーション 7.5.9. ATX PLLのリキャリブレーション 7.5.10. TX PLLとして使用する場合のCMU PLLのリキャリブレーション
A. Lタイル/Hタイル・トランシーバー・レジスターの論理ビュー x
A.1. ATX_PLL論理レジスターマップ A.2. CMU_PLL論理レジスターマップ A.3. FPLL論理レジスターマップ A.4. チャネル論理レジスターマップ A.5. Lタイル/Hタイル・トランシーバー・レジスターの論理ビュー・レジスター・マップの改訂履歴
A.1. ATX_PLL論理レジスターマップ x
A.1.1. ATX PLL Calibration A.1.2. オプションのリコンフィグレーション・ロジックATX PLLのケイパビリティー A.1.3. オプションのリコンフィグレーション・ロジックATX PLLの制御およびステータス A.1.4. エンベデッド・ストリーマー (ATX PLL)
A.2. CMU_PLL論理レジスターマップ x
A.2.1. CDR/CMUおよびPMAキャリブレーション A.2.2. オプションのリコンフィグレーション・ロジックCMU PLLのケイパビリティー A.2.3. オプションのリコンフィグレーション・ロジックCMU PLLの制御およびステータス A.2.4. エンベデッド・ストリーマー (CMU PLL)
A.3. FPLL論理レジスターマップ x
A.3.1. fPLL Calibration A.3.2. オプションのリコンフィグレーション・ロジックfPLLのケイパビリティー A.3.3. オプションのリコンフィグレーション・ロジックfPLLの制御およびステータス A.3.4. エンベデッド・ストリーマー (fPLL)
A.4. チャネル論理レジスターマップ x
A.4.1. トランスミッターPMA論理レジスターマップ A.4.2. レシーバーPMA論理レジスターマップ A.4.3. パターン・ジェネレーターおよびチェッカー A.4.4. ループバック A.4.5. オプションのリコンフィグレーション・ロジックPHYのケイパビリティー A.4.6. オプションのリコンフィグレーション・ロジックPHYの制御およびステータス A.4.7. エンベデッド・ストリーマー (ネイティブPHY) A.4.8. スタティック極性反転 A.4.9. リセット A.4.10. CDR/CMUおよびPMAキャリブレーション
A.4.1. トランスミッターPMA論理レジスターマップ x
A.4.1.1. プリエンファシス A.4.1.2. VOD A.4.1.3. TX補償 A.4.1.4. スルーレート
A.4.2. レシーバーPMA論理レジスターマップ x
A.4.2.1. RX PMA A.4.2.2. RX PMA適応モードの設定 A.4.2.3. Manual CTLE A.4.2.4. Manual VGA A.4.2.5. Adaptation Controlの開始 A.4.2.6. Adaptation Controlの停止 A.4.2.7. 適応値の読み出し
A.4.3. パターン・ジェネレーターおよびチェッカー x
A.4.3.1. 方形波ジェネレーター A.4.3.2. PRBSジェネレーター A.4.3.3. PRBSベリファイアー A.4.3.4. PRBSベリファイアーに必要なその他のレジスター A.4.3.5. PRBSソフト・アキュムレーター
1. 概要
2. Lタイル/HタイルでのトランシーバーPHY層の実装
3. PLLおよびクロック・ネットワーク
4. トランシーバー・チャネルのリセット
5. インテルStratix 10 Lタイル/Hタイル・トランシーバーPHYアーキテクチャー
6. リコンフィグレーション・インターフェイスおよびダイナミック・リコンフィグレーション
7. キャリブレーション
A. Lタイル/Hタイル・トランシーバー・レジスターの論理ビュー

2.5.1.2.2. Gen3の機能

以下の項で、インテルStratix 10トランシーバー・ブロックのPIPE Gen3機能向けのサポートについて説明します。

PCSはPIPE 3.0ベース仕様をサポートしています。32 ビット幅のPIPE 3.0ベースのインターフェイスは、電気的アイドルの送信、レシーバー検出、および速度ネゴシエーションとコントロールといったPHY機能を制御します。

自動速度ネゴシエーション (ASN)

PIPE Gen3モードでは、Gen1 (2.5 Gbps)、Gen2 (5.0 Gbps)、およびGen3 (8.0 Gbps) の信号方式のデータレート間のASNが可能になります。信号方式レートの切り替えは、周波数スケーリング、および固定32 ビット幅のPIPE 3.0ベースのインターフェイスを使用するPMAおよびPCSブロックのコンフィグレーションによって実現されます。

PMAはGen1、Gen2、およびGen3のデータレート間でクロックを切り替えます。ノンボンディングx1チャネルでは、ASNモジュールは、チャネル内の速度ネゴシエーションを容易にします。ボンディングx2、x4、x8およびx16チャネルでは、ASNモジュールは、レート切り替えを制御するためのマスターチャネルを選択します。マスターチャネルは、速度変更要求を他のPMAおよびPCSチャネルへ振り分けます。

PCIe Gen3速度ネゴシエーション・プロセスは、Hard IPまたはFPGAファブリックがレート変更を要求した際に開始されます。次に、ASNがPCSをリセットにし、クロックパスを動的に遮断して現在アクティブのステートのPCS (Standard PCSまたはGen3 PCSのいずれか) を切り離します。Gen3への、もしくはGen3からの切り替えが要求された場合には、ASNは自動的にマルチプレクサーで適切なPCSクロックパスおよびデータパスの選択を選定します。それから、ASNブロックはデータレートを切り替えるためにPMAブロックに要求を送信し、確認のためのレート変更完了信号を待ちます。PMAがレート変更を完了し、ASNブロックに確認を送信すると、ASNはクロックパスをイネーブルして新しいPCSブロックを結びつけ、PCSのリセットをリリースします。ASNブロックが pipe_phy_status 信号をアサートすると、このプロセスが正常に完了したことを示します。

注: ネイティブPHY IP コア - PIPEのコンフィグレーションでは、pipe_rate[1:0] をセットして、トランシーバー・データレート切り替えシーケンスを開始する必要があります。

レート切り替え

この項では、PIPE Gen1 (2.5 Gbps)、Gen2 (5.0 Gbps)、およびGen3 (8.0 Gbps) モード間での自動レート変更についての概要を説明します。
インテルStratix 10デバイスには、すべてのPIPE速度変更を処理する、Standard PCSおよびGen3 PCSに共通のASNブロックが1つあり、これはPMA-PCSインターフェイスに位置されています。レート切り替えが要求されると、データ・スループットを満たすようにPIPEインターフェイスのクロックレートが調整されます。
PIPE Gen3 32ビットPCSのクロックレート
PCIe Gen3モードのイネーブル Gen1 Gen2 Gen3
レーン・データレート 2.5 Gbps 5 Gbps 8 Gbps
PCSクロック周波数 250 MHz 500 MHz 250 MHz
FPGAファブリックのIPクロック周波数 62.5 MHz 125 MHz 250 MHz
PIPEインターフェイス幅 32ビット 32ビット 32ビット
pipe_rate[1:0] 2'b00 2'b01 2'b10
レート切り替えの変更以下のブロックレベル図に、ASNとStandard PCSおよびGen3 PCSとの接続の概略を示します。

Gen1、Gen2、Gen3の間で速度変更のシーケンスは以下のように生じます。

  1. FPGAファブリックに実装されたPHY-MAC層は、pipe_rate[1:0] を介してレート変更を要求します。
  2. ASNブロックは、TX FIFOがデータを放出するまで待機します。次にASNブロックは、PCSリセットをアサートします。
  3. ASNは、Standard PCSおよびGen3 PCSへクロック停止信号をアサートし、動的にクロックを遮断します。
  4. Gen3の速度へ、またはGen3の速度からレートを変更する際には、ASNはクロックおよびデータのマルチプレクサー選択信号をアサートします。
  5. ASNは、pipe_sw[1:0] 出力信号を使用してPMAにレート変更要求を送信します。
  6. ASNは、PMAからの pipe_sw_done[1:0] 入力信号を継続的に監視します。
  7. ASNは pipe_sw_done[1:0] 信号を受信すると、クロック停止信号をデアサートしてクロックをリリースします。
  8. ASNはPCSリセットをデアサートします。
  9. ASNは、PHY-MACインターフェイスに速度変更の完了を送信します。これには、PHY-MACインターフェイスへの pipe_phy_status 信号を使用します。
速度変更シーケンス

Gen3トランスミッターの電気的アイドルの生成

PIPE 3.0ベースのインターフェイスでは、低消費電力ステート時にトランスミッターを電気的アイドルにすることができます。トランスミッターを電気的アイドルにするために、値が0x66のシンボル16個で構成されるElectrical Idle Ordered Setを送信する必要があります。電気的アイドル時のトランスミッターの差動モードおよびコモンモードの電圧レベルは、PCIe Base Specification 3.0 に基づきます。

Gen3クロック補償

Gen3 PIPEトランシーバー・コンフィグレーション・ルールを使用する場合は、ネイティブPHY IPコアからこのモードをイネーブルします。

PCIeのプロトコル要件に対応し、かつ、発信元と終端の装置間で最大±300 ppmまでのクロック周波数の差を補償するために、レシーバーチャネルはレートマッチFIFOを有しています。レートマッチFIFOは、4つのSKPキャラクター (32 ビット) を挿入または削除し、FIFOが空またはフルにならないようにします。レートマッチFIFOがほぼフルの場合は、FIFOは4つのSKPキャラクターを削除します。レートマッチFIFOがほぼ空の場合は、FIFOは次の使用可能なSKPオーダーセットの先頭にSKPキャラクターを挿入します。pipe_rx_status[2:0] 信号は、FIFOフル、空、挿入、および削除を表示します。
注: 波形については、Gen1およびGen2のクロック補償の項を参照してください。

Gen3パワーステート・マネジメント

PCIeベース仕様は、PHY層デバイスの消費電力を最小限にするために低消費電力ステートを定義しています。Gen3 PCSには、低電力ステートでトランスミッター・ドライバーを電気的アイドルにする場合を除き、これらの省電力機能は実装されていません。P2低消費電力ステートでは、トランシーバーはPIPEブロッククロックをディスエーブルしません。

図 98. P1からP0への遷移以下の図に、P1からP0への遷移の pipe_phy_status による完了を示します。

CDRコントロール

CDRコントロール・ブロックは、次に示す機能を実行します。
  • ビットおよびシンボルをアライメントするためのPMA CDRの制御
  • 割り当てられた時間の範囲内までデスキューするためのPMA CDRの制御
  • 他のPCSブロックのステータス信号の生成
PCIeベース仕様は、レシーバーL0sパワーステートを、最長でもGen1信号レートでは4 ms、Gen2では2 ms、Gen3では4 ms以内で抜け出すことを要求しています。トランシーバーは、高速のロック時間に対応するための改善されたCDRコントロール・ブロックを有しています。高速ロック時間は、CDRがGen3の速度に達する際またはGen3の速度から抜け出す際に、新しいマルチプライヤー/ディバイダーの設定に再ロックするために必要です。

ギアボックス

PIPE 3.0仕様により、Gen3 PCSを通過する各128ビット向けにPHYが130ビットのデータを送信する必要があります。インテルは、16ブロックのデータごとに pipe_tx_data_valid 信号を使用して、累積した32 ビットのデータのバックログを送信します。

130ビットのブロックは、32 ビット・データ・パスで、34 (32+2ビットの同期ヘッダー)、32、32、32のように受信されます。最初のサイクルで、ギアボックスは34ビットの入力データを32 ビットのデータに変換します。次の3クロックサイクルの間に、ギアボックスは隣接するサイクルのビットをマージします。ギアボックスで最初の34ビットを32ビットに変換することにより、各シフトが2ビットを余分に含んでいるので、ギアボックスを正常に動作させるためには、16シフトごとにデータ間にギャップが必要です。16シフト後に、ギアボックスは送出されたデータを32ビット余分に有しています。このために入力データストリームにギャップが必要であり、ギャップは、各16ブロックのデータの後で pipe_tx_data_valid を1サイクルLowに駆動することによって生じさせます。

図 99. Gen3のデータ送信
レベル 2 の表題