Xilinx平臺Aurora IP介紹(一)Aurora基礎(chǔ)知識

一、Aurora協(xié)議

Aurora 是一個用于在點(diǎn)對點(diǎn)串行鏈路間移動數(shù)據(jù)的可擴(kuò)展輕量級鏈路層協(xié)議。這為物理層提供透明接口，讓專有協(xié)議或業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議上層能方便地使用高速收發(fā)器。雖然使用的邏輯資源非常少，但 Aurora 能提供低延遲高帶寬和高度可配置的特性集。在 Xilinx FPGA 上使用是免費(fèi)的，而且在 ASIC 上能以名義成本通過單獨(dú)的許可證協(xié)議得到支持。

主要特性：

1. 高帶寬，僅受限于收發(fā)器的數(shù)據(jù)速率

2. 支持大量鍵合線路，實(shí)現(xiàn)較高的總帶寬

3. 支持全雙工和單工通道

4. 無限幀尺寸/靈活組幀

5. 小型邏輯封裝，采用標(biāo)準(zhǔn)的 AXI-ST 接口。

6. 內(nèi)置流程控制和熱插拔支持

Aurora 廣泛用于需要背板、電路板間和芯片間連接的應(yīng)用。細(xì)分市場包括有線通信、存儲、服務(wù)器、測試測量、工業(yè)、消費(fèi)和醫(yī)療等。此外，Aurora 也可用作嵌入式處理器應(yīng)用中的調(diào)試端口。

二、Xilinx平臺Aurora IP介紹

Xilinx提供了兩個Aurora核，分別是：Aurora 8B/10B 以及Aurora 64B/66B。

顧名思義，主要是8B/10B ，64B/66B的區(qū)別;8B/10B編碼可以平衡DC，有足夠的跳變來恢復(fù)時(shí)鐘，但是有20%的帶寬開銷。64B/66B編碼的前兩位表示同步頭，減小的開銷，但是卻不能保證0/1數(shù)量的平衡，因此需要進(jìn)行加繞。

上面簡單介紹了8B/10B， 64B/66B;但是對于我們使用IP核來說，步驟其實(shí)是一樣的。這里以Aurora 8B/10B進(jìn)行介紹。

三、Aurora IP組成結(jié)構(gòu)

3.1總覽

看圖說話，我們簡單分析一下：

兩個Aurora核，建立一個Channel，這兩個核就稱為Aurora Channel Partners。但是，這個Channel又可以是多條lane，每條lane對應(yīng)一個高速收發(fā)器GT。8B/10B編碼后的數(shù)據(jù)就是通過GT傳輸。所以，我們可以認(rèn)識到，高速接口物理層都是基于GT。關(guān)于GT，可以參考：https://blog.csdn.net/m0_52840978/article/details/121455025?spm=1001.201... FPGA平臺GTX簡易使用教程(匯總篇)

那么，數(shù)據(jù)發(fā)送的過程呢?首先，用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過用戶接口傳給Aurora核，Aurora核通過Aurora Channel(可能多條lane)將編碼后的串行數(shù)據(jù)發(fā)送到另一端的Aurora核進(jìn)行接收，解碼，串并轉(zhuǎn)換，最后將用戶數(shù)據(jù)給到用戶應(yīng)用。

3.2框圖

我們繼續(xù)來看Aurora 8B/10B的框圖：

Aurora 8B/10B核的主要功能模塊包括：

1. Lane Logic: 每條lane都包含一個GT，Lane邏輯模塊實(shí)體驅(qū)動每個GT，并初始化每個GT收發(fā)器，處理編解碼及錯誤檢測等。

2. Global Logic: 全局邏輯模塊執(zhí)行通道初始化的綁定和驗(yàn)證階段。 在運(yùn)行過程中，模塊生成Aurora協(xié)議所需的隨機(jī)空閑字符，并監(jiān)控所有l(wèi)ane邏輯模塊的錯誤。

3. RX User Interface: 接收端用戶接口使用AXI4-S接口將數(shù)據(jù)從channel傳到用戶應(yīng)用并可進(jìn)行接收流控功能。

4. TX User Interface: 發(fā)送端用戶接口使用AXI4-S接口將數(shù)據(jù)從用戶應(yīng)用傳到channel并進(jìn)行發(fā)送流控功能。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘補(bǔ)償模塊嵌入在核中。這個模塊控制時(shí)鐘補(bǔ)償(CC)字符的周期性傳輸。

3.3頂層結(jié)構(gòu)

Aurora 8B/10B核的頂層文件實(shí)例化了lane logic模塊TX和RX 的AXI4-Stream模塊、全局邏輯模塊和收發(fā)器的封裝模塊在Example Design中也實(shí)例化了時(shí)鐘和復(fù)位電路、幀生成模塊和檢查模塊。

下圖是一個全雙工配置的Aurora 8B/10B：

審核編輯：湯梓紅