Xilinx平臺(tái)Aurora IP介紹(三)Aurora配置及接口

一、Aurora配置

開門見山的說，跟DDR/PCIE/GTX這種復(fù)雜的IP相比，Aurora配置那是相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單。走著。

1.1第一頁(yè)配置

物理層Physical Layer：

Lane Width ： 鏈路位寬，對(duì)應(yīng)用戶數(shù)據(jù)位寬;實(shí)際用戶數(shù)據(jù)位寬= Lane Width*Lane的個(gè)數(shù)(也就是第二頁(yè)的Lanes)

Lane Rate ： 鏈路數(shù)據(jù)傳輸速率，Gbps。我們測(cè)試默認(rèn)3.125G就好。

下面三個(gè)時(shí)鐘在上一篇《時(shí)鐘和復(fù)位》說過，就不再啰嗦了。

鏈路層Link Layer：

dataflow mode： 數(shù)據(jù)流模式，可選全雙工/ 只接收/ 只發(fā)送;根據(jù)實(shí)際情況選擇，為了測(cè)試，我們這里選擇全雙工。

interface：Framing/streaming可選。streaming較簡(jiǎn)單，大家可以自行去驗(yàn)證。一般使用framing接口，可能是axi4-s接口更方便連接吧。后續(xù)介紹都基于Framing接口。

flow control：流控，暫時(shí)不選擇。

back channel：sidebands/timer 可選，(只有在單工模式才能選擇);秋大佬告知這個(gè)什么意思，我沒用過，先略過。

Scrambler/Descrambler ：繞碼/解繞，這里不選擇

little endian support ：小端模式，勾選上就對(duì)了。小端模式在不同場(chǎng)合一般有兩層意思：①[31:0]這種書寫習(xí)慣，對(duì)應(yīng)的是[0:31];②假設(shè)你的數(shù)據(jù)是64位，鏈路寬度是32位，那么一次只能傳輸32bit，先傳輸高32bit為大端模式，先傳輸?shù)?2bit為小端模式。

1.2第二頁(yè)配置

第二頁(yè)配置主要是對(duì)GT的選擇。

包括：使用幾個(gè)GTX，GTX的位置等。根據(jù)實(shí)際選擇，這里做測(cè)試默認(rèn)就好。

1.3第三頁(yè)配置

為了學(xué)習(xí)以及使用的靈活性，我們一般選擇將共享邏輯放在example design而不是放入core。

配置部分就介紹完了，使用還是很簡(jiǎn)單的。再次感謝xilinx!

前面說過，Aurora core支持兩種接口模式：framing 和 streaming。

streaming較簡(jiǎn)單，framing 較通用。

下面我們一起來看下這兩種接口。

二、Framing接口

2.1 接口信號(hào)

發(fā)送端：

接收端：

Tips： 其實(shí)，在理解了AXI4總線(AXI4-FULL/LITE/STREAM)后，再來看這些信號(hào)名，都不需要看文檔你就能知道它的意思了。所以，強(qiáng)烈建議把AXI4總線接口先去熟悉一遍。空了，我也將AXI4總線簡(jiǎn)單整理一下。

2.2理論介紹

傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，用戶邏輯需要操縱控制信號(hào)讓core做以下操作：

1. 當(dāng)s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tready都斷言時(shí)，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線s_axi_tx_tdata。簡(jiǎn)單來說就是_tvalid和_tready每握手一次，完成一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸。

2. 把數(shù)據(jù)劃分到Aurora 8B/10B channel的各條lane。

3. 使用 s_axi_tx_tvalid 信號(hào)來傳輸數(shù)據(jù)，用戶應(yīng)用程序可以將_valid信號(hào)置為無效來插入空閑字符idles。(用來暫?；蛲ｎD。)

4. 暫停數(shù)據(jù)(即插入空閑)(s_axi_tx_tvalid置為無效)

接收數(shù)據(jù)：

1. 檢測(cè)并丟棄控制字節(jié)(空閑，時(shí)鐘補(bǔ)償，通道PDU(SCP)的開始，通道協(xié)議數(shù)據(jù)單元(ECPDU)的結(jié)束和PAD。

2. 置位成幀信號(hào)(m_axi_rx_tlast)，并指定最后一個(gè)數(shù)據(jù)(m_axi_rx_tkeep)中的有效字節(jié)數(shù)。

3. 從通道中恢復(fù)數(shù)據(jù)。

4. 通過斷言m_axi_rx_tvalid信號(hào)來組裝數(shù)據(jù)，以呈現(xiàn)給m_axi_rx_tdata總線上的用戶接口。

注意：

僅當(dāng)同時(shí)聲明s_axi_tx_tready和s_axi_tx_tvalid(高)時(shí)，Aurora 8B / 10B內(nèi)核才對(duì)數(shù)據(jù)采樣。

AXI4-Stream數(shù)據(jù)僅在幀內(nèi)時(shí)才有效。 幀外的數(shù)據(jù)將被忽略。 要開始幀，在數(shù)據(jù)的第一個(gè)字位于s_axi_tx_tdata總線上時(shí)拉高s_axi_tx_tvalid。 要結(jié)束幀，在數(shù)據(jù)的最后一個(gè)字(或部分字)位于s_axi_tx_tdata端口上時(shí)拉高s_axi_tx_tlast，并使用s_axi_tx_tkeep指定最后一個(gè)數(shù)據(jù)拍中的有效字節(jié)數(shù)。

如果幀的長(zhǎng)度不超過一個(gè)字，則同時(shí)使s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tlast有效。

Aurora 8B/10B Frames 幀結(jié)構(gòu)

TX子模塊通過TX接口將每個(gè)接收到的用戶幀轉(zhuǎn)換為Aurora 8B / 10B幀。 通過在幀的開頭添加一個(gè)2字節(jié)的SCP代碼組來指示幀的開始(SOF)。 幀的結(jié)尾(EOF)通過在幀的末尾添加2字節(jié)的通道結(jié)束協(xié)議(ECP)代碼組來表示。 只要沒有數(shù)據(jù)，就會(huì)插入空閑代碼組。代碼組是8B / 10B編碼的字節(jié)對(duì)，所有數(shù)據(jù)都作為代碼組發(fā)送，因此具有奇數(shù)字節(jié)的用戶幀在幀末尾附加了一個(gè)稱為PAD的控制字符，以填充最終的代碼組。

Length

用戶應(yīng)用程序通過操縱s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tlast信號(hào)來控制通道幀長(zhǎng)度。 Aurora 8B / 10B核分別響應(yīng)幀開始和幀結(jié)束有序集/ SCP /和/ ECP /。

以上基本是對(duì)文檔的翻譯，結(jié)合實(shí)際使用來看，幀頭幀尾部分由核幫你做了。我們只需要將有效數(shù)據(jù)負(fù)載放在s_axi_tx_tdata總線上，通過s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tlast握手來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸就好。接收，根據(jù)m_axi_rx_tvalid標(biāo)志來接收有效數(shù)據(jù)就好。

2.3 接口時(shí)序圖

接下來，我們?cè)倏?個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送的例子：

CASE1 ： 簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)傳輸

如圖所示：在s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tlast同時(shí)有效(握手)時(shí)，s_axi_tx_tdata總線上的數(shù)據(jù)傳給了Aurora core，再由core發(fā)送出去;s_axi_tx_tlast標(biāo)志著最后一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸;s_axi_tx_tkeep標(biāo)志著最后一個(gè)數(shù)據(jù)哪些字節(jié)是有效的。

CASE2 ： 數(shù)據(jù)傳輸with pad(具有奇數(shù)字節(jié))

跟case1唯一不同的是，在最后一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由于數(shù)據(jù)是奇數(shù)字節(jié)，所以存在無效字節(jié)，由tkeep信號(hào)來標(biāo)志有效字節(jié)。

CASE3 ： 有中斷的數(shù)據(jù)傳輸

看圖就是了，反正記住一點(diǎn)，在ready/valid握手時(shí)，才發(fā)生有效數(shù)據(jù)傳輸。

如果我們想要暫停數(shù)據(jù)傳輸，那么只需要將tvalid信號(hào)置為無效，就可以插入空閑字符，其實(shí)也就達(dá)到了流控的效果。

三、Streaming接口

3.1 接口信號(hào)

對(duì)比framing接口是不是簡(jiǎn)單很多。

發(fā)送：

數(shù)據(jù)總線s_axi_tx_tdata , 數(shù)據(jù)有效信號(hào)s_axi_tx_tvalid;用戶邏輯只需要設(shè)計(jì)這兩個(gè)信號(hào)就好。同樣的，數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tready同時(shí)有效(握手)時(shí)。

接收：

在m_axi_rx_tvalid信號(hào)有效時(shí)，接收m_axi_rx_tdata數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)。

3.3接口時(shí)序圖

發(fā)送：

如下圖所示：數(shù)據(jù)有效傳輸發(fā)生在s_axi_tx_tvalid和s_axi_tx_tready同時(shí)有效(握手)時(shí)。

接收：

在m_axi_rx_tvalid信號(hào)有效時(shí)，接收m_axi_rx_tdata數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)。如果來不及使用，必須使用buffer先緩存下來，否則數(shù)據(jù)丟失。

streaming接口較為簡(jiǎn)單，就不再啰嗦了。后文介紹基于framing接口。

OK，IP配置完了，下一篇我們介紹example design!

審核編輯：湯梓紅