FタイルのアーキテクチャーとPMAおよびFEC Direct PHY IPのユーザーガイド

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ID 683872
日付 12/15/2021
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. Fタイルの概要 2. Fタイルのアーキテクチャー 3. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IPの実装 4. F-Tile Reference and System PLL Clocks Intel® FPGA IPの実装 5. F-Tile Global Avalon® Memory-Mapped Interface Intel® FPGA IPの実装 6. FタイルPMA/FEC Direct PHYデザインの実装 7. サポートされているツール 8. Fタイル・トランシーバー・リンクのデバッグ 9. FタイルのアーキテクチャーとPMAおよびFEC Direct PHY IPのユーザーガイド・アーカイブ 10. FタイルのアーキテクチャーとPMAおよびFEC Direct PHY IPのユーザーガイド改訂履歴
2. Fタイルのアーキテクチャー x
2.1. Fタイルのビルディング・ブロック 2.2. Fタイルの配置規則 2.3. PMAのアーキテクチャー 2.4. クロックのアーキテクチャー
2.1. Fタイルのビルディング・ブロック x
2.1.1. FHT PMAとFGT PMA 2.1.2. 400GハードIPおよび200GハードIP 2.1.3. PMAのデータレート 2.1.4. FECのアーキテクチャー 2.1.5. PCIe* ハードIP 2.1.6. ボンディング・アーキテクチャー 2.1.7. デスキューロジック 2.1.8. エンベデッド・マルチダイ・インターコネクト・ブリッジ (EMIB) 2.1.9. イーサネット向けIEEE 1588高精度時間プロトコル 2.1.10. クロック・ネットワーク 2.1.11. リコンフィグレーション・インターフェイス
2.2. Fタイルの配置規則 x
2.2.1. PMAとフラクチャー間のマッピング 2.2.2. PMAとマッピングするフラクチャーの決定 2.2.3. ハードIPの配置規則 2.2.4. IEEE 1588高精度時間プロトコルの配置規則 2.2.5. トポロジー 2.2.6. FECの配置規則 2.2.7. クロックの規則と制約 2.2.8. ボンディングの配置規則 2.2.9. 未使用PMAレーンの保持
2.2.1. PMAとフラクチャー間のマッピング x
2.2.1.1. FHT PMAと400GハードIPフラクチャーのマッピング 2.2.1.2. FGT PMAと400GハードIPフラクチャーのマッピング 2.2.1.3. FGT PMAと200GハードIPフラクチャーのマッピング
2.2.2. PMAとマッピングするフラクチャーの決定 x
2.2.2.1. 400GハードIPとFHTを使用している1つの200GbE-4インターフェイスの実装 2.2.2.2. 400GハードIPとFHTを使用している1つの200GbE-2インターフェイスの実装 2.2.2.3. 400GハードIPとFHTを使用している1つの100GbE-1インターフェイスの実装 2.2.2.4. 400GハードIPとFGTを使用している1つの100GbE-4インターフェイスの実装 2.2.2.5. 200GハードIPとFGTを使用している1つの10GbE-1インターフェイスの実装 2.2.2.6. 400GハードIPとFHTを使用している3つの25GbE-1インターフェイスの実装 2.2.2.7. 400GハードIPとFHTを使用している1つの50GbE-1インターフェイスと2つの25GbE-1インターフェイスの実装 2.2.2.8. 400GハードIPとFHTを使用している1つの100GbE-1インターフェイスと2つの25GbE-1インターフェイスの実装 2.2.2.9. 400GハードIPとFHTを使用している2つの100GbE-1インターフェイスと1つの25GbE-1インターフェイスの実装 2.2.2.10. 400GハードIPとFHTを使用している100GbE-1、100GbE-2、および50GbE-1インターフェイスの実装
2.2.5. トポロジー x
2.2.5.1. トポロジー5: 400GハードIP (FHT) + 200GハードIP (FGT) の場合の例 2.2.5.2. トポロジー14: 1x PCIe x4 + 400GハードIP (FGT)、PTP使用 の場合の例
2.2.8. ボンディングの配置規則 x
2.2.8.1. 結合レーンのユースケース1 2.2.8.2. 結合レーンのユースケース2
2.3. PMAのアーキテクチャー x
2.3.1. FHT PMAのアーキテクチャー 2.3.2. FGT PMAのアーキテクチャー
2.3.1. FHT PMAのアーキテクチャー x
2.3.1.1. FHTトランスミッターPMAのアーキテクチャー 2.3.1.2. FHTレシーバーPMAのアーキテクチャー 2.3.1.3. FHT PMAのループバック・モード
2.3.1.1. FHTトランスミッターPMAのアーキテクチャー x
2.3.1.1.1. FHTトランスミッターのバッファーとフェーズ・ジェネレーター 2.3.1.1.2. FHTのシリアライザー 2.3.1.1.3. FHTのグレイコーダーとプリコーダー 2.3.1.1.4. FHTのデータ・パターン・ジェネレーターとベリファイアー
2.3.1.2. FHTレシーバーPMAのアーキテクチャー x
2.3.1.2.1. FHTレシーバーのバッファーとイコライザー 2.3.1.2.2. CDRブロック 2.3.1.2.3. FHTのデシリアライザー
2.3.2. FGT PMAのアーキテクチャー x
2.3.2.1. FGTトランスミッターPMAのアーキテクチャー 2.3.2.2. FGTレシーバーPMAのアーキテクチャー 2.3.2.3. FGT PMAのチューニング 2.3.2.4. FGT PMAのループバック・モード
2.3.2.1. FGTトランスミッターPMAのアーキテクチャー x
2.3.2.1.1. FGTトランスミッターのバッファーとフェーズ・ジェネレーター 2.3.2.1.2. FGTのシリアライザー 2.3.2.1.3. FGTのグレイコーダーとプリコーダー 2.3.2.1.4. FGTのデータ・パターン・ジェネレーターとベリファイアー
2.3.2.2. FGTレシーバーPMAのアーキテクチャー x
2.3.2.2.1. FGTレシーバーのバッファーとイコライザー 2.3.2.2.2. 制御ユニット 2.3.2.2.3. FGTのデシリアライザー
2.4. クロックのアーキテクチャー x
2.4.1. リファレンス・クロック・ネットワーク 2.4.2. データパスのクロック・ネットワーク 2.4.3. システムPLL 2.4.4. データパスのクロック拍
2.4.1. リファレンス・クロック・ネットワーク x
2.4.1.1. FHTのリファレンス・クロック・ネットワーク 2.4.1.2. FGTとシステムPLLのリファレンス・クロック・ネットワーク 2.4.1.3. FGT一次PLLのコンフィグレーション
3. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IPの実装 x
3.1. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IPの概要 3.2. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IPを使用するデザイン 3.3. IPのコンフィグレーション 3.4. 信号とポートのリファレンス 3.5. PMAおよびFECモードにおけるPHY TXおよびRXデータパスのビット・マッピング 3.6. クロック 3.7. カスタム拍生成ポートとロジック 3.8. リセットのアサート 3.9. ボンディングの実装 3.10. 独立したポートのコンフィグレーション 3.11. コンフィグレーション・レジスター 3.12. コンフィグレーション可能な インテル® Quartus® Prime開発ソフトウェアの設定 3.13. ハードウェア・テストに向けたF-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IPのコンフィグレーション 3.14. Avalon® メモリーマップド・インターフェイスを使用してのハードウェア・コンフィグレーション
3.1. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IPの概要 x
3.1.1. PMA Directでサポートされるモード 3.1.2. FEC Directでサポートされるモード 3.1.3. サポートされないPMA/FECモード
3.2. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IPを使用するデザイン x
3.2.1. IPのプリセット・パラメーターの設定
3.3. IPのコンフィグレーション x
3.3.1. データパスのオプション (全般と共通) 3.3.2. TXデータパスのオプション 3.3.3. RXデータパスのオプション 3.3.4. RS-FEC (リードソロモン前方誤り訂正) のオプション 3.3.5. Avalon® メモリーマップド・インターフェイスのオプション 3.3.6. デザイン例の生成
3.3.2. TXデータパスのオプション x
3.3.2.1. TX PMAインターフェイスのパラメーター
3.3.3. RXデータパスのオプション x
3.3.3.1. RX FGT PMAインターフェイスのオプション
3.4. 信号とポートのリファレンス x
3.4.1. TXおよびRXのパラレルおよびシリアル・インターフェイス信号 3.4.2. TXおよびRXのリファレンス・クロックとクロック出力インターフェイス信号 3.4.3. リセット信号 3.4.4. RS-FECの信号 3.4.5. カスタム拍のコントロールおよびステータス信号 3.4.6. TX PMAのステータス信号 3.4.7. RX PMAのステータス信号 3.4.8. TX/RXのPMAおよびコア・インターフェイスFIFOの信号 3.4.9. PMA Avalon® メモリーマップド・インターフェイスの信号 3.4.10. データパス Avalon® メモリーマップド・インターフェイスの信号
3.4.10. データパス Avalon® メモリーマップド・インターフェイスの信号 x
3.4.10.1. データパス・メモリーマップド Avalon® インターフェイスの数と各インターフェイスの追加アドレスビット
3.5. PMAおよびFECモードにおけるPHY TXおよびRXデータパスのビット・マッピング x
3.5.1. パラレルデータのマッピング情報 3.5.2. さまざまなコンフィグレーションにおけるTXおよびRXのパラレル・データ・マッピング情報 3.5.3. TXパラレルデータ例: PMA幅 = 8、10、16、20、32 (X=1) 3.5.4. TXパラレルデータ例: PMA幅 = 64 (X=2) 3.5.5. TXパラレルデータ例: FEC Directモード、PMA幅 = 64 (X=2)
3.6. クロック x
3.6.1. クロックポート 3.6.2. 推奨されるtx/rx_coreclkinの接続とtx/rx_clkout2のソース 3.6.3. tx/rx_coreclkin、tx/rx_clkout、tx/rx_clkout2のポート幅と推奨接続 3.6.4. FGT PMAのフラクショナル・モード 3.6.5. FGTのコアPLLモード
3.7. カスタム拍生成ポートとロジック x
3.7.1. tx_cadence_slow_clk_lockedポートのイネーブル 3.7.2. レートマッチFIFO
3.8. リセットのアサート x
3.8.1. リセット信号の要件 3.8.2. パワー・オン・リセットの要件 3.8.3. リセット信号 - ブロックレベル 3.8.4. リセット信号 — 説明 3.8.5. ステータス信号 — 説明 3.8.6. ランタイムのリセットシーケンス - TX 3.8.7. ランタイムのリセットシーケンス - RX 3.8.8. ランタイムのリセットシーケンス - TX + RX 3.8.9. ランタイムのリセットシーケンス — TX (FEC使用)
3.8.8. ランタイムのリセットシーケンス - TX + RX x
3.8.8.1. ランタイムのリセットシーケンスに必要な時間の概算
3.11. コンフィグレーション・レジスター x
3.11.1. PMAおよびFEC Direct PHYソフトCSRのレジスターマップ 3.11.2. FHT PMAのレジスターマップ 3.11.3. FGT PMAのレジスターマップ 3.11.4. FECのレジスターマップ 3.11.5. レーンのオフセットアドレス 3.11.6. 論理 Avalon® メモリーマップド・ポートのインデックス
3.11.6. 論理 Avalon® メモリーマップド・ポートのインデックス x
3.11.6.1. FGT PMAレーンのアドレス指定 (例1) 3.11.6.2. FGT PMAレーンのアドレス指定 (例2)
3.13. ハードウェア・テストに向けたF-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IPのコンフィグレーション x
3.13.1. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP内のデバッグ・エンドポイント・インターフェイスを使用 3.13.2. JTAG to Avalon® Master Bridge Intel FPGA IPを使用
3.13.1. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP内のデバッグ・エンドポイント・インターフェイスを使用 x
3.13.1.1. デバッグ・エンドポイント Avalon® インターフェイスのRTL接続例
3.13.2. JTAG to Avalon® Master Bridge Intel FPGA IPを使用 x
3.13.2.1. JTAG to Avalon® Master Bridge Intel IPのRTL接続例
3.14. Avalon® メモリーマップド・インターフェイスを使用してのハードウェア・コンフィグレーション x
3.14.1. FHT PMA 3.14.2. FGT PMA
3.14.1. FHT PMA x
3.14.1.1. ループバックのイネーブル 3.14.1.2. PRBSジェネレーターとベリファイアーのイネーブル 3.14.1.3. TXイコライザーの設定 3.14.1.4. TXのエラー挿入 3.14.1.5. RXの再コンバージェンス 3.14.1.6. 未使用レーンの保持
3.14.2. FGT PMA x
3.14.2.1. 直接レジスター方式 3.14.2.2. FGT属性アクセス方式
3.14.2.1. 直接レジスター方式 x
3.14.2.1.1. 直接レジスター方式の例
3.14.2.2. FGT属性アクセス方式 x
3.14.2.2.1. FGT属性アクセス方式の例
4. F-Tile Reference and System PLL Clocks Intel® FPGA IPの実装 x
4.1. IPのパラメーター 4.2. IPのポートリスト 4.3. システムPLLのモード - システムPLLのリファレンス・クロックと出力周波数 4.4. F-Tile Reference and System PLL Clocks Intel® FPGA IP使用時のガイドライン
5. F-Tile Global Avalon® Memory-Mapped Interface Intel® FPGA IPの実装 x
5.1. IPのパラメーター 5.2. IPのポートリスト 5.3. F-Tile Global Avalon® Memory-Mapped Interface Intel® FPGA IP使用時のハードウェア・フロー
6. FタイルPMA/FEC Direct PHYデザインの実装 x
6.1. FタイルPMA/FEC Direct PHYデザインの実装 6.2. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IPのインスタンス化 6.3. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IPでのRS-FEC Directデザインの実装 6.4. F-Tile Reference and System PLL Clocks Intel® FPGA IPのインスタンス化 6.5. カスタム拍生成ポートとロジックのイネーブル 6.6. FタイルPMA/FEC Direct PHYデザインのIPの接続 6.7. FタイルPMA/FEC Direct PHYデザインのシミュレーション 6.8. Fタイル・インターフェイスのプランニング
6.2. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IPのインスタンス化 x
6.2.1. データパスのオプション (全般と共通) の設定 6.2.2. TXデータパスオプションの設定 6.2.3. RXデータパスオプションの設定
6.7. FタイルPMA/FEC Direct PHYデザインのシミュレーション x
6.7.1. シミュレーションにおけるPAM4エンコーディング・スキーム
6.8. Fタイル・インターフェイスのプランニング x
6.8.1. Fタイル・インターフェイス・プランナー使用例
7. サポートされているツール x
7.1. F-Tile Channel Placement Tool 7.2. F-Tile PMA and FEC Direct Port Mapping Calculator 7.3. F-Tile Clocking and Datapath Tool 7.4. F-Tile TX Equalizer Tool
8. Fタイル・トランシーバー・リンクのデバッグ x
8.1. Fタイル・トランシーバー・ツールキットのGUI 8.2. Fタイル・トランシーバー・デバッグ・フローの手順 8.3. トランシーバー・ツールキットのパラメーター設定 8.4. 一般的なエラーのトラブルシューティング
8.1. Fタイル・トランシーバー・ツールキットのGUI x
8.1.1. Collectionビュー
8.2. Fタイル・トランシーバー・デバッグ・フローの手順 x
8.2.1. Fタイル・トランシーバーのデバッグを可能にするデザイン変更 8.2.2. インテルFPGAへのデザインのプログラミング 8.2.3. トランシーバー・ツールキットにデザインをロード 8.2.4. トランシーバー・リンクの作成 8.2.5. BERテストの実行 8.2.6. アイビューアーでのテストの実行
1. Fタイルの概要
2. Fタイルのアーキテクチャー
3. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IPの実装
4. F-Tile Reference and System PLL Clocks Intel® FPGA IPの実装
5. F-Tile Global Avalon® Memory-Mapped Interface Intel® FPGA IPの実装
6. FタイルPMA/FEC Direct PHYデザインの実装
7. サポートされているツール
8. Fタイル・トランシーバー・リンクのデバッグ
9. FタイルのアーキテクチャーとPMAおよびFEC Direct PHY IPのユーザーガイド・アーカイブ
10. FタイルのアーキテクチャーとPMAおよびFEC Direct PHY IPのユーザーガイド改訂履歴

2.4.1.1. FHTのリファレンス・クロック・ネットワーク

FHT PMAには、2つのリファレンス・クロック (refclk[0]、refclk[1]) があります。これらはどちらも、4つのFHT PMAからアクセスすることができます。refclk[0] とrefclk[1] は、異なる周波数にすることができます。周波数の範囲は100から200MHzで、連続範囲になります。

図 46 に示すように、FHTには6つのPLLがあります。

  • 2つの共通PLL (4つのレーンすべてに接続している): PLLA、PLLB
  • 4つのレーンPLL (4レーンすべてで、レーンごとに1つのPLL): TX PLL

パフォーマンスを最適化するため、FHTには、共通PLLとレーンPLLの間にカスケードされているPLLスキームがあり、共通PLLは、よりクリーンなクロックをレーンPLLに提供します。

  • 共通PLLおよびレーンPLLは、整数モードとフラクショナル・モードをサポートします。ただし、対応するレーンPLLがフラクショナル・モードの場合は、共通PLLをフラクショナル・モードにすることはできません。次の表を参照してください。
  • 共通PLLの1つでマイクロコントローラーを駆動します。この共通PLLを駆動するリファレンス・クロックは、Fタイルの動作全体にわたって提供され、安定している必要があります。
  • 共通PLLでは、2つのクロック周波数 (100および156.25MHz) を生成します。これらは、レーンPLLに向かいます。この2つのうちの1つを選択し、レーンPLLを駆動する必要があります。
表 19.  レーンPLLのモードと共通PLLのモードのサポートされる組み合わせ
レーンPLLのモード 対応する共通PLLのモード サポートの有無
整数 整数 サポートされる
整数 フラクショナル サポートされる
フラクショナル 整数 サポートされる
フラクショナル フラクショナル サポートされない
図 46. FHTのリファレンス・クロック・ネットワーク
表 20.  FHTのリファレンス・クロック
FHTのリファレンス・クロック 方向 アクセス可能なFHT PMA システムPLLにアクセス可能か
refclk[0] 入力 FHT0、FHT1、FHT2、FHT3 いいえ
refclk[1] 入力 FHT0、FHT1、FHT2、FHT3 いいえ
レベル 2 の表題