xilinx FPGA中,如何调整数据帧与SYSREF的延时的
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。问题答案如何对齐每个 Lane 的帧到 SYSREF/LMFC 起点?使用 JESD IP 的自动机制如何插入 delay?IP 内部使用 elastic b
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 与 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 = SINGLE 或 CONTINUOUS |
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_RST、RXCDR_LOCK |
控制 RX CDR 相位重调节 |
RXELECIDLE_DELAY、RXDELAYCTRL |
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
- 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 |
- 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)
);
- 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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