SA5T-100 SERDES的ModelSim仿真介绍

本文将详细讲解如何使用ModelSim来仿真SA5T-100 SERDES,这对于项目前期评估阶段的用户将有重要意义,有助于快速熟悉和使用这颗100K逻辑的FPGA。

仿真环境

本文以ModelSim 10.1c环境为例来进行仿真过程的介绍,也适用于其它版本。

1. 建库

由于目前SERDES仿真库是用两个vp文件提供的,因此在建SEAL库的时候,不要选xsSERDES_CH和xsSERDES_COM两个文件,当用户仿真一个较大的工程时,含有其它底层ip,例如FIFO、双口RAM等,就需要调用这个SEAL库进行仿真了。

2. SERDES库

目前以两个单独文件提供:

COMMON_WRAP.vp

SERDES_CH_windows.vp

4通道SERDES代码架构

SA5T-100的SERDES程序结构是4个CHANNEL加1个COMMON,参考时钟在SA5T-100是从COMMON输入的,在4个CHANNEL均保留有GTGREFCLK的接口。对于时钟部分,一个Quad的SERDES包含4个CPLL和1个QPLL,当速率低于6.6G,使用CPLL即可,高于6.6G则使用QPLL,每条CHANNEL通道使用CPLL或是QPLL,可以在代码中灵活配置。

提供给用户的SERDES代码,是以4通道的形式提供,比如本仿真例程里的serdes_module_4CH.v,这里面已经涵盖4个CHANNEL和1个COMMON,并且把用户需要用到的参数都拉出来了,易于修改使用;引出来的常规接口,以友商的SERDES IP的接口命名方式给出,用户易于理解和使用。代码里也包含了SERDES的初始化复位流程,包括复位CPLL/QPLL,复位GTTXRESET和GTRXRESET,同时也把用户控制GTTXRESET和GTRXRESET的使能引出来,供用户随时进行复位控制,具体可参阅serdes_module_4CH.v代码。

3. 代码中usrclk时钟的使用

SERDES代码中每个CHANNEL通道有4个输入的usrclk时钟,分别是:rxusrclk、rxusrclk2、txusrclk、txusrclk2,它们都可以来自rxoutclk和txoutclk,但是其频率关系是和SERDES内部位宽配置有关,比如用户接口位宽是内部位宽的2倍,那么rxusrclk2就等于rxusrclk的1/2,本仿真例程里面,用户接口位宽与内部位宽都是40bit,因此可以直接把rxoutclk赋值给rxusrclk、rxusrclk2,txoutclk赋值给txusrclk、txusrclk2。

代码1.png

4. 位宽、速率参数的配置

CPLL相关计算公式:

fPLLClkout = fPLLClkin x (N1 x N2)/M ;  

fLineRate  = fPLLClkout x 2 / D

QPLL相关计算公式:

fPLLClkout = fPLLClkin x N /(Mx2);

fLineRate  = fPLLClkout x 2/ D

这些N1、N2、M、D参数的相关配置,是通过代码中的defparam来传递,具体可参考相应的代码:

代码2.png

5. CPLL、QPLL选择项的配置

CPLL和QPLL的使用,有几项配置需要注意,目前在代码中都已经用parameter定义出来,用户在调用serdes_module_4CH.v时用defparam传递一下参数即可,例如:

代码3.png

Testbench代码

在Testbench里,需要构造出时钟给SERDES的参考时钟,并写一段数据激励,用于SERDES发送,仿真时观测接收端数据情况;可以配置loopback模式和PRBS模式;也可以配置成正常模式,并把txp/txn赋值给rxp/rxn,构成一个外部环回的环境,例如:

代码4.png

发送的激励数据,是一段含K码的关键字+一段递增数据段,K码为8’hBC,在含有K码的字节中,要相应把txcharisk拉高,详细可参阅代码tb_test。

仿真时,首先观测CPLL或QPLL有没有拉高,再观测txresetdone和rxresetdone有没有拉高,如果全部拉高则表示初始化结束,再观测收发数据是否正常。

代码5.png

仿真过程可以看出QPLL先锁定,随后4个CHANNEL的rxresetdone和txresetdone也随即拉高,表示SERDES复位成功,能进入接收状态。

代码6.png

发送数据505050bc、88888888、99999999……

接收数据可以看到虽然有前后16bit的偏移,但是K码的指示还是准确的,K码的作用就在这里,用于指示并让用户能重新调节到正确的32bit数据。

最后,如果需要仿真例程的代码,可以咨询销售或FAE。

文章来源:智多晶

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