在 Xilinx FPGA 中,要实现 JESD204B Subclass 1 的 数据帧与 SYSREF 的对齐延时调节,主要依靠 JESD204 IP 内部的 LMFC 对齐机制 + 可编程延迟(delay align) 来完成。


✅ 一句话总结:

Xilinx JESD204B RX IP 内部自动检测帧起点与 LMFC(由 SYSREF 驱动)之间的偏差,
并通过插入可调节延迟 buffer(或 elastic buffer)自动对齐数据帧起点与 SYSREF 定义的 LMFC 起点


🧩 背景回顾:你要解决的是什么问题?

  • JESD204B 要求 每个 Lane 的帧起点LMFC 起点(由 SYSREF 决定) 精确对齐

  • 由于:

    • Lane 之间路径延迟不同(layout、GT、串行线路)
    • SYSREF 到 FPGA/ADC 延迟略微不同
  • 你必须在 FPGA 端 插入 delay 补偿,让帧结构对齐到 LMFC 起点


🛠️ Xilinx FPGA 实现手段

Xilinx 提供两种控制方式来实现帧对齐与 SYSREF 对齐的延迟调节:


✅ 方式 ①:使用 JESD204 RX IP 自动 Delay Align

Xilinx 的 JESD204_RX IP 核中自带:

参数 / 信号 说明
enable_delay_align = true 启用自动帧对齐功能
use_sysref = true 开启 SYSREF 对齐功能
sysref_mode = SINGLECONTINUOUS 控制 SYSREF 是单次脉冲还是持续信号
delay_align_disable(input) 可动态关闭自动对齐
rx_data_align_ready(output) 表示该 Lane 数据已经对齐
rx_ready(output) 所有 Lane 对齐完成,建链完成信号

🧠 功能逻辑

  • FPGA IP 会记录:

    • K28.5 所在的位置(帧起点)
    • LMFC counter 当前值(来自 SYSREF)
  • 然后自动插入 elastic buffer(或丢弃字节),使帧边界对齐到 LMFC Counter = 0


✅ 方式 ②:使用 GT 内部 PMA 延迟(可选)

如果物理路径延迟误差较大,还可以通过 GTX/GTH transceiver 的 programmable RX delay 调节输入对齐相位(更高级做法):

功能 说明
RXCDR_PHADJ_RSTRXCDR_LOCK 控制 RX CDR 相位重调节
RXELECIDLE_DELAYRXDELAYCTRL 控制 RX 接收边沿延迟
IDELAYE3(IODELAY 控制器) FPGA IO 端口级输入延迟控制(用于 SYSREF 引脚)

⚠️ 通常只有在自动 delay_align 无法满足时才使用 GT 或 IDELAYE 微调


✅ 实际开发流程

  1. 在 Vivado IP Catalog 生成 JESD204 RX IP,配置如下:
项目 配置值
Subclass Subclass 1
Enable SYSREF
Enable Delay Align
SYNC Mode Local or External
Lane 数量 根据实际设计填写
ILAS、K、F 按需填写,影响 LMFC 周期
  1. 在顶层模块中连接 SYSREF 引脚
input  wire sysref_p,
input  wire sysref_n,  // 假设为 LVDS 输入

IBUFDS #(
   .DIFF_TERM("TRUE"), .IBUF_LOW_PWR("FALSE"), .IOSTANDARD("LVDS")
) ibufds_sysref (
   .I (sysref_p),
   .IB(sysref_n),
   .O (sysref_internal)
);
  1. 观察 JESD IP 的状态信号
信号 含义
rx_reset_done 每个 lane 的初始化完成
rx_data_align_ready 每个 lane 的帧对齐完成(与 LMFC)
rx_ready 所有 lane ready,数据开始正常传输

✅ SYSREF 延迟调节策略(细节级)

🧠 如果你要微调帧对齐延迟:

  • 使用 delay_align_disable 信号暂时禁止自动延迟插入
  • 手动在 rx_data 接口前插入一个 FIFO/Shift Register 模块
  • 观察每个 lane 的帧起点(K28.5)与 LMFC 对齐情况 → 控制 delay 插入字节

⚠️ 注意:这通常是调试阶段手动做的,生产版建议使用 IP 自带的自动对齐逻辑


🧪 验证对齐情况的方法

方法 工具
打开 ILA 观察 rx_data, rx_charisk 中的 K28.5 位置是否一致
打印 LMFC counter 是否多个 Lane 在同一 counter = 0 处输出
用 JESD status 寄存器查看 ILAS_COMPLETE 等状态

✅ 总结

问题 答案
如何对齐每个 Lane 的帧到 SYSREF/LMFC 起点? 使用 JESD IP 的 delay_align_enable + SYSREF 自动机制
如何插入 delay? IP 内部使用 elastic buffer 自动完成
是否需要手动调节? 绝大多数情况下不需要,除非 trace 差异巨大或特殊器件

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