L-Tile和H-Tile收发器PHY用户指南

ID 683621
日期 3/29/2021
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2.3.6. 模拟PMA设置参数

在较旧的器件系列中(例如 Intel® Arria® 10 Stratix® V),您只能通过Assignment Editor或者Quartus Settings File (QSF)对模拟PMA setting进行设置。然而,对于 Intel® Stratix® 10收发器,也可以通过Native PHY IP Parameter Editor进行设置。有一个选项可以对通过Native PHY IP Parameter Editor选择的设置提供样本QSF assignment。当您需要修改一个或两个单独的设置,或者想要修改设置而不重新生成IP时使用此方法。

您可以在Native PHY IP Parameter Editor中指定以下类型的模拟PMA设置参数的值:

  • TX analog PMA settings:
    • TX PMA analog mode rules
    • Output swing level (VOD)
    • Use default TX PMA analog settings
    • Pre-emphasis first pre-tap polarity
    • Pre-emphasis first pre-tap magnitude
    • Pre-emphasis first post-tap polarity
    • Pre-emphasis first post-tap magnitude
    • Slew rate control
    • On-chip termination
    • High-speed compensation
  • RX analog PMA settings:
    • Use default RX PMA analog settings
    • RX adaptation mode
    • CTLE AC Gain
    • CTLE EQ Gain
    • VGA DC Gain
    • RX on-chip termination
注: 即使您没有在 Intel® Stratix® 10 device Native PHY IP中选择Use default TX PMA analog settingsUse default RX PMA analog settings选项,您也可以使用这些默认设置作为调整收发器链路的起点。当Use default TX PMA analog settingsUse default RX PMA analog settings选项使能时, Intel® Quartus® Prime软件基于数据速率选择片上终端设置(on-chip termination setting)。您可以编译 Intel® Quartus® Prime设计并检查fitter结果以确定Native PHY变体的默认TX和RX终端设置。
注:

以下设置不能通过Native PHY IP Parameter Editor进行设置,必须通过 Intel® Quartus® Prime Pro Edition Assignment Editor进行设置:

  • REFCLK I/O Standard
  • REFCLK Termination
  • TX serial pin I/O Standard
  • RX serial pin I/O Standard

为了提高性能, Intel® Stratix® 10 FPGA使用High Speed Differential I/O。在 Intel® Quartus® Prime Pro Edition Assignment Editor或者Quartus Settings File (.qsf)中选择High Speed Differential I/O作为 Intel® Stratix® 10发送器和接收器管脚的I/O标准。.qsf中的管脚分配始终优先于Native PHY IP Parameter Editor中选择的设置。

语法如下:

set_instance_assignment -name IO_STANDARD "HIGH SPEED DIFFERENTIAL I/O" -to <serial TX/RX pin name> -entity <name of the top-level file>

关于专用参考时钟的I/O标准和终端设置的详细信息,请参考Dedicated Reference Clock Settings部分。

要验证.qsf中的管脚分配(pin assignment)是否被 Intel® Quartus® Prime Pro Edition识别,需要检查Assignment Editor中的状态。
  • Ok表示assignment被识别;因此, Intel® Quartus® Prime Pro Edition fitter编译使用此assignment。
  • ?表示assignment未被识别;因此, Intel® Quartus® Prime Pro Edition fitter编译忽略此assignment。
图 25.  Intel® Quartus® Prime Pro Edition Assignment Editor中的Pin Assignment状态示例
表 22.  TX模拟PMA设置选项
参数 说明
TX PMA analog mode rules User Selection (cei_11100_lr to xfp_9950) 选择模拟协议模式来预选TX pin swing设置(VOD、预加重和摆率)。在GUI中加载预选值后,如果单独TX pin swing设置中的一个或多个需要被改变,那么需要选择Provide sample QSF assignments选项,通过QSF来修改设置。
Use default TX PMA analog settings On/Off 选择是使用默认还是自定义TX PMA模拟设置。
Output Swing Level (VOD) 17 to 31 选择发送器可编程输出差分电压摆幅。(使用 Intel® Stratix® 10 L-Tile/H-Tile Pre-emphasis and Output Swing Estimator来了解VOD的改变是如何影响信号的。)
注: 尽管GUI显示的范围是0-31,但也一定不要选择低于17的值。

语法:

set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_vod_output_swing_ctrl=<value>" -to <serial TX pin name>
set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_powermode_ac_tx_vod_no_jitcomp = TX_VOD_NO_JITCOMP_AC_L0" -to <serial TX pin name>
set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_powermode_dc_tx_vod_no_jitcomp = powerdown_tx_vod_no_jitcomp" -to <serial TX pin name>
set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_powermode_ac_tx_vod_w_jitcomp = TX_VOD_W_JITCOMP_AC_L20" -to <serial TX pin name>
set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_powermode_dc_tx_vod_w_jitcomp= TX_VOD_W_JITCOMP_DC_L20" -to <serial TX pin name>
注: 对于powerdown_tx_vod_no_jitcomp,如果参考时钟在操作期间暂停或者不可用,那么TX缓冲器正管脚和负管脚都等于TX输出共模电压(VOCM)。关于VOCM值,请参考 Intel® Stratix® 10 Device Data Sheet
Pre-Emphasis First Pre-Tap Polarity

neg (-)

pos (+)

选择预加重的第一个pre-tap的极性。(使用 Intel® Stratix® 10 L-Tile/H-Tile Pre-emphasis and Output Swing Estimator来了解预加重的改变是如何影响信号的。)

语法:

set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_pre_emp_sign_pre_tap_1t=fir_pre_1t_<value>" -to <serial TX pin name>
set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_powermode_ac_pre_tap = TX_PRE_TAP_AC_ON" -to <serial TX pin name>
set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_powermode_dc_pre_tap = TX_PRE_TAP_DC_ON" -to <serial TX pin name>
Pre-Emphasis First Pre-Tap Magnitude 0 to 15 (0 to -6 dB gain for positive sign, and 0 to 6 dB gain for negative sign) 选择预加重的第一个pre-tap的量级(magnitude)。(使用 Intel® Stratix® 10 L-Tile/H-Tile Pre-emphasis and Output Swing Estimator来了解预加重的改变是如何影响信号的。)

语法:

set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_pre_emp_switching_ctrl_pre_tap_1t=<value>" -to <serial TX pin name>
Pre-Emphasis First Post-Tap Polarity

neg (-)

pos (+)

选择预加重的第一个post-tap的极性。(使用 Intel® Stratix® 10 L-Tile/H-Tile Pre-emphasis and Output Swing Estimator来了解预加重的改变是如何影响信号的。)

语法:

set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_pre_emp_sign_1st_post_tap=fir_post_1t_<value>" -to <serial TX pin name>
set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_compensation_posttap_en=enable" -to <serial TX pin name>
set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_compensation_en=enable" -to <serial TX pin name>
set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_powermode_ac_post_tap = TX_POST_TAP_W_JITCOMP_AC_ON" -to <serial TX pin name>
set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_powermode_dc_post_tap = TX_POST_TAP_W_JITCOMP_DC_ON" -to <serial TX pin name>
Pre-Emphasis First Post -Tap Magnitude 0 to 24 (0 to -14 dB gain for positive sign, and 0 to 14 dB gain for negative sign) 选择预加重的第一个post-tap的量级(magnitude)。(使用 Intel® Stratix® 10 L-Tile/H-Tile Pre-emphasis and Output Swing Estimator来了解预加重的改变是如何影响信号的。)

语法:

set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_pre_emp_switching_ctrl_1st_post_tap=<value>" -to <serial TX pin name>
Slew Rate Control 0 (slowest) - 5 (fastest) 选择TX输出信号的摆率。有效值范围从最慢到最快速率。

语法:

set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_slew_rate_ctrl=slew_r<value>" -to <serial TX pin name>
On-Chip Termination
  • r_r1 (100Ω)
  • r_r2 (85Ω)
根据TX输出管脚上板上走线阻抗选择片上TX差分终端。

语法:

set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_term_sel=<value>" -to <serial TX pin name>
High Speed Compensation enable/disable 使能TX驱动器中配电网络(PDN)引发的符号间干扰(ISI)补偿。使能时,它会减少PDN引发的ISI抖动,但增加了功耗。

语法:

set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_tx_buf_compensation_en=<value>" -to <serial TX pin name>

disable仅用于 PCIe* Gen1 and Gen2模式。请参考"Parameters for the Native PHY IP Core in PIPE Gen1, Gen2, Gen3 Modes - Analog PMA Settings"表格来了解详细信息。

表 23.  RX模拟PMA设置选项
参数 说明
RX PMA analog mode rules User Selection (analog_off to user_custom) 选择模拟协议模式规则以预选RX管脚摆幅设置(VOD,Pre-emphasis和Slew Rate)。
Use default RX PMA analog settings On/Off 选择是使用默认还是自定义RX PMA模拟设置。
注: 当通过选择Off禁用此设置时,您应该选择Native PHY IP Parameter Editor中的可用选项之一作为PMA模拟设置。
RX adaptation mode
  • Manual CTLE, Manual VGA, DFE Off
  • Adaptive CTLE, Adaptive VGA, DFE Off
  • Adaptive CTLE, Adaptive VGA, All-Tap Adaptive DFE
  • Adaptive CTLE, Adaptive VGA, 1-Tap Adaptive DFE
  • ctle_dfe_mode_2 (Adaptive mode for PCIe Gen3)

如果您打算通过扫描TX和RX EQ参数的组合来调整所有收发器通道的模拟前端,那么选择手动 CTLE。

如果您打算在RX PMA中使用Adaptation引擎,那么根据系统损耗特性选择一种自适应模式。

仅对PCIe Gen3使用ctle_dfe_mode_2

使用自适应模式时,请参考PMA Functions部分来了解有关不同模式之间重配置以及如何启动和停止自适应的更多信息。

RX On-chip Termination

Supported:

  • r_r2 (85 Ω)
  • r_r4 (100 Ω)
  • r_unused (OFF)

Unsupported:

  • r_r1 (80 Ω)
  • r_r3 (91 Ω)
  • r_r5 (103.5 Ω)
  • r_r6 (108.5 Ω)
根据RX输入管脚上的板上走线阻抗指定接收器的片上终端值。
注: 要将RX On-chip Termination设置成OFF,使用通过 Avalon® memory-mapped interface的直接写入。请参考RX Bandwidth Selection表格来了解寄存器地址的详细。

语法:

set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_rx_buf_term_sel=<value>" -to <serial RX pin name>
CTLE AC Gain 0 to 15 (-2 dB at the peak to +10 dB at the peak)

指定CTLE宽带增益。

语法:

set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_rx_buf_ctle_ac_gain=<value>" -to <serial RX pin name>
CTLE EQ Gain 0 to 47 (0 dB to 16 dB)

指定CTLE均衡设置。

语法:

set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_rx_buf_ctle_eq_gain=<value>" -to <serial RX pin name>
VGA DC Gain 0 to 31 ( -5 dB to +7 dB) 指定接收器的VGA Gain。

语法:

set_instance_assignment -name HSSI_PARAMETER "pma_rx_buf_vga_dc_gain=<value>" -to <serial RX pin name>
表 24.  Sample QSF Assignment Option
参数 说明
Provide sample QSF assignments On/Off 选择为上述配置提供QSF assignment的选项,用于需要更改一个或多个单独值的情况。示例QSF assignment列表有不同的属性集,具体取决于当前选择的模拟PMA设置中使能的模块。