如何使用 Spartan-6 GTP 实现 OC3 接口

S6 GTP OC3

作者：Galen Yang, Xilinx SystemIO 专家

All Programmable FPGA

FPGA

Xilinx 28nm HPL 7 All Programmable FPGA

● 可编程器件资料

● 开发工具

● 开发板与套件

● IP 核

● 技术解决方案 Xilinx 20nm UltraScale Virtex?Kintex? FPGA

3D IC

ASIC

Xilinx

28nm

20nm

SERDES 有固定的速率范围，例如 S6 GTP 支持的速率从分几个档，从 614 Mb/s 到 810 Mb/s ，1.22 Gb/s 到 1.62 Gb/s ，2.45 Gb/到 3.125 Gb/s 。但是很多情况下，客户应用需要的速率超出这个范围，比如 OC-3 的应用需要的速率是 155M 。这种情况下，由于 SERDES 本身的速率不支持，需要采用其他的方式进行处理。通常在这种情况下，在 SERDES 的接收方向使用 DRU 进行数据恢复，在发送方向使用多周期数据来实现低速率应用的支持。

在XAPP875里面，提供了一个NI-DRU 的参考设计。这个DRU 支

持速率范围从0 Mb/s 到1250 Mb/s, 参数（速率，带宽，PPM ，JITTER ）

动态可配。NI-DRU 的框图如图1所示，在NI-DRU 后带Barrel Shifter ，

以便设计者处理有效数据。

图1 NI-DRU 结构框图 NI-DRU 的参数选择通过输入CENTER_F ，G1，G1_P ，G2实现，参数的选择可以参考XAPP875的公式2到公式17。在当前设计中，参考时钟155.52M ，过采样速率设置为20倍，即3.11G 。计算得到参数如

下：

CENTER_F = 37'b0000100000000000000000000000000000000

G1 = 5'b01010

G1_P = 5'b01011

G2 = 5'b01010

这个设计在SP605上运行，整个测试环境和设计的框图如图2所示，OmniBER718连接到SP605的SFP上，进行测试。在接收方向，GTP 运行在3.11G，GTP的RX对155M数据进行过采样。过采样数据由DRU恢复出155M数据。在发送方向，155M数据复制20倍，在GTP的TX以3.11G的速率发送。实际有效数据率155M。

图2 OC3 测试环境

图3是输出的jitter测试结果，图4是接收的jitter tolerance测试结果。两者均有较大余量，证明该设计可以支持OC3的应用。

图3 OC-3 TX jitter test result

图4 OC-3 RX JITTER TOLERENCE test result

由于NI-DRU的实现和器件具体结构无关，类似应用可以在XILINX的任一系列FPGA上实现，以支持广泛的应用。