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 6/26/2023
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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 タイル PMA/FEC Direct PHY デザインの実装 6. サポートされるツール 7. F タイル・トランシーバー・リンクのデバッグ 8. 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 9. F タイルのアーキテクチャーと PMA および FEC Direct PHY IP のユーザーガイド改訂履歴 A. 付録
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. 組み込みマルチダイ相互接続ブリッジ (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 6a: 混合トランシーバー・モードの 400G ハード IP 例 2.2.5.3. 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
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 x
2.4.1.2.1. FGT リファレンス・クロック・レシーバーのアナログ・フロント・エンド
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. レジスターマップの IP-XACT サポート 3.3.7. デザイン例の生成
3.3.1. データパスのオプション (全般と共通) x
3.3.1.1. SATA および USB モードにおける FGT PMA のコンフィグレーション規則
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 のコントロール信号 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)
3.5.2. 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 x
3.5.2.1. SATA および USB プロトコルモードのさまざまなコンフィグレーションにおける TX パラレル・データ・マッピング情報
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
3.7. 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 - 詳細 3.8.5. ステータス信号 - 詳細 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. コンフィグレーション・レジスターへのアクセス
3.11.6. コンフィグレーション・レジスターへのアクセス x
3.11.6.1. PMA および FEC Direct PHY ソフト CSR レジスターへのアクセス 3.11.6.2. FHT PMA レジスターへのアクセス 3.11.6.3. FGT PMA レジスターへのアクセス
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 x
3.12.1. FHT PMA の設定 3.12.2. FGT PMA 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 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 1 3.14.2.2.2. FGT 属性アクセス方式の例 2 3.14.2.2.3. FGT 属性アクセス方式の例 3
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 4.5. デバイスのコンフィグレーション時およびコンフィグレーション後に Refclk #i をアクティブにするためのガイドライン
4.5. デバイスのコンフィグレーション時およびコンフィグレーション後に Refclk #i をアクティブにするためのガイドライン x
4.5.1. システム PLL リファレンス・クロックについてのガイドライン 4.5.2. FGT リファレンス・クロックについてのガイドライン
5. F タイル PMA/FEC Direct PHY デザインの実装 x
5.1. F タイル PMA/FEC Direct PHY デザインの実装 5.2. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP のインスタンス化 5.3. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP での RS-FEC Direct デザインの実装 5.4. F-Tile Reference and System PLL Clocks Intel® FPGA IP のインスタンス化 5.5. カスタム拍生成ポートとロジックのイネーブル 5.6. F タイル PMA/FEC Direct PHY デザインの IP の接続 5.7. F タイル PMA/FEC Direct PHY デザインのシミュレーション 5.8. F タイル・インターフェイスのプランニング
5.2. F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP のインスタンス化 x
5.2.1. データパスのオプション (全般と共通) の設定 5.2.2. TX データパスオプションの設定 5.2.3. RX データパスオプションの設定
5.7. F タイル PMA/FEC Direct PHY デザインのシミュレーション x
5.7.1. 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
5.8. F タイル・インターフェイスのプランニング x
5.8.1. F タイル・インターフェイス・プランナー使用例
6. サポートされるツール x
6.1. F-Tile Channel Placement Tool 6.2. F-Tile PMA and FEC Direct Port Mapping Calculator 6.3. F-Tile Clocking and Datapath Tool 6.4. F-Tile TX Equalizer Tool
7. F タイル・トランシーバー・リンクのデバッグ x
7.1. F タイル・トランシーバー・ツールキットの GUI 7.2. F タイル・トランシーバー・デバッグ・フローの手順 7.3. トランシーバー・ツールキットのパラメーター設定 7.4. 一般的なエラーのトラブルシューティング 7.5. トランシーバー・ツールキットのスクリプト
7.1. F タイル・トランシーバー・ツールキットの GUI x
7.1.1. Collection ビュー
7.2. F タイル・トランシーバー・デバッグ・フローの手順 x
7.2.1. 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 7.2.2. インテル FPGA へのデザインのプログラミング 7.2.3. トランシーバー・ツールキットにデザインをロード 7.2.4. トランシーバー・リンクの作成 7.2.5. BER テストの実行 7.2.6. アイビューアーでのテストの実行 7.2.7. リンク最適化テストの実施
7.5. トランシーバー・ツールキットのスクリプト x
7.5.1. サポートされるトランシーバー・ツールキットのスクリプト 7.5.2. スクリプトの変更 7.5.3. スクリプトの実行 7.5.4. Tcl コンソールにおける結果の例
A. 付録 x
A.1. F タイルの製造リビジョンとファームウェアの OPN
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 タイル PMA/FEC Direct PHY デザインの実装
6. サポートされるツール
7. F タイル・トランシーバー・リンクのデバッグ
8. 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
9. F タイルのアーキテクチャーと PMA および FEC Direct PHY IP のユーザーガイド改訂履歴
A. 付録

3.3.1. データパスのオプション (全般と共通)

F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP のインスタンスは、アプリケーションに合わせてパラメーター値を指定し、カスタマイズすることができます。パラメーターは、各機能ブロックと特性ごとに、次に示しているセクションにまとめられています。

図 61.  F-Tile PMA/FEC Direct PHY Intel® FPGA IP のパラメーター・エディター
表 28.  データパスのオプション (全般と共通)
パラメーター 値 詳細
General
Number of system copies 1 から 16

独立しているシステムコピーの総数を指定します。

例えば、この値を 2 (またはそれ以上) に設定し、同じ PMA のコンフィグレーションで、同じ PMA/FEC モードのコンフィグレーションの複数のコピーを作成することができます。このコンフィグレーションは複製され、特定のデザイン例で同じコンフィグレーションの 2 つの PMA レーンが作成されます。デフォルト値は 1 です。

Common Datapath Options
PMA type

FGT、FHT

使用する PMA のタイプを指定します。FGT PMA は、最大 58.125Gbps の PMA で動作可能です。FHT PMA は、最大 116Gbps で動作可能です。デフォルトは FGT です。
FGT PMA configuration rules

Basic、OTN、CPRI、GPON、SDI、SONET、SATA、USB

FGT PMA のプロトコル・コンフィグレーション規則を選択します。このパラメーターは、PMA 内の個々のパラメーターを正しく設定するための規則を管理します。PMA の特定の機能は、特定のプロトコル・コンフィグレーション規則でのみ使用することができます。このパラメーターはプリセットではありません。目的のプロトコルとアプリケーションのニーズに合わせて、他のすべてのパラメーターを正しく設定する必要があります。
Number of PMA lanes 1、2、4、6、8、12、16 ボンディング・グループ内の PMA レーンの総数を指定します。例えば、値が 4 の場合は、同じグループに 4 つの PMA レーンがボンディングされ、同じボンディング・クロックを共有していることを意味します。値が 1 の場合は、システム・ボンディングがないことを意味します。値の 6 および 12 は、PMA Direct モードでのみサポートされます。デフォルト値は 1 です。
Datapath clocking mode

PMA

System PLL

PMA パラレルクロックまたはシステム PLL のいずれかを、TX/RX データパスへのクロック提供に使用することを指定します。Enable RS-FEC をオンにしている場合、もしくはダイナミック・リコンフィグレーションを予定している場合は、システム PLL を使用する必要があります。デフォルト値は System PLL です。
System PLL frequency 31.25 から 1000 システム PLL のクロック周波数 (MHz) を指定します。データパスのクロックモードにシステム PLL を選択している場合に適用されます。デフォルト値は 830.08 です 23。
PMA mode

Duplex、

TX Simplex、

RX Simplex

PMA の動作モードを指定します。TX シンプレックスと RX シンプレックスは、独立したレートで動作することが可能です。デフォルト値は Duplex です。
PMA modulation type PAM4、NRZ シリアルデータに使用する変調タイプを指定します。デフォルト値は PAM4 です。

PMA data rate

25781.25 PMA のデータレートを Mbps (メガビット/秒) 単位で指定します。デフォルト値は 25781.25 です。
PMA parallel clock frequency Data rate / PMA Width PMA パラレルクロックの周波数を表示します。これは、PMA データレートを PMA インターフェイス幅で割って取得します。MHz で表示されます。デフォルト値は Data rate / PMA Width です。PMA パラレルクロックの周波数は、Word Clock および Bond Clock に適用されます。
PMA width 8、10、16、20、32、64、128 PMA データ幅を指定します。128 ビットは FHT でのみサポートされます。PMA データ幅は、PMA 結合ストリーム (PMA ボンディング) の総数を指定します。次に例を示します。
  • 8、10、16、20、および 32 ビットのデータ幅では、1 つの PMA ストリーム (PMA ボンディングなし)
  • 64 ビットでは、2 つの PMA 結合ストリーム
  • 128 ビットでは、4 つの PMA 結合ストリーム
デフォルト値は 64 です。
Enable RX de-skew when available On/Off RX のデスキュー機能を有効にします。この機能は、次の場合にのみ利用可能です。
  • PAM4 で PMA 幅 64 または 128 を使用している場合の PMA Direct モードのシングルレーン。また、PAM4 で PMA 幅 64 または 128 を使用している場合のマルチレーン。
  • FEC Direct モードの 64 ビットまたは 128 ビット (NRZ と PAM4 の両方を有効にしている)。マルチレーン (Number of PMA lanes が 1 より大きい場合) でのみサポートされます。
デフォルト値は On です。
Enable simplified TX data interface On/Off SATA および USB プロトコルモードの FPGA と PMA 間の簡略化されたデータおよびコントロール・インターフェイスを有効にします。FGT PMA configuration rules パラメーターが SATA または USB に設定されている場合は、このオプションを有効にして fgt_tx_pma_elecidle ポートを制御することができます。詳細は、TX PMA のコントロール信号を参照してください。
Provide separate interface for each PMA On/Off

オンの場合、PMA/FEC Direct PHY IP は、幅の広いバスではなく、各 PMA レーンに個別のデータとクロックのインターフェイスを提供します。

デフォルト値は Off です。この機能の影響を受けない信号の一覧については、信号とポートのリファレンス を参照してください。

注: Enable RS-FEC オプションがオンになっている場合、各 PMA では、Provide separate interface for each PMA オプションを使用しての個別インターフェイスは使用することができません。

セクションの内容
SATA および USB モードにおける FGT PMA のコンフィグレーション規則

23 リファレンス・クロックとシステム PLL の使用に関しては、F-Tile Reference and System PLL Clocks Intel FPGA IP 使用時のガイドライン を参照してください。
レベル 2 の表題