请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
 专注集成电路FPGA应用生态推广
 微信公众号
米联客
米联客uisrc 首页 Xilinx课程 19版FPGA 3-光通信 查看内容

S03-H01 利用IBERT进行GTX信号眼图测试

2019-11-27 14:24| 发布者: uisrc02| 查看: 4861| 评论: 3

摘要: Vivado中提供了1种IBERT工具用于对Xilinx FPGA芯片的高速串行收发器进行板级硬件测试。通过IBERT我们可以获取误码率,观察眼图,调节串行收发器的参数,从而有助于判断可能存在的问题,便于验证硬件的稳定性和信号完 ...

软件版本:VIVADO2017.4

操作系统:WIN10

硬件平台: K7/A7系列开发板

米联客(MSXBO)论坛www.osrc.cn答疑解惑专栏开通,欢迎大家给我提供!!!

1.1概述

      Vivado中提供了1种IBERT工具用于对Xilinx FPGA芯片的高速串行收发器进行板级硬件测试。通过IBERT我们可以获取误码率,观察眼图,调节串行收发器的参数,从而有助于判断可能存在的问题,便于验证硬件的稳定性和信号完整性。

      本教程基于米联MK7160FA开发板,使用IBERT工具对与SFP连接的GTX进行1.25Gbps和10.3125Gbps速率下的测试。从误码率和眼图两个角度来验证开发板GTX部分工作的稳定性和可靠性。

      10G光通信需要用到可编程晶振,选购板子的时候需要需要做10G光通信必须选配。

       本教程共包含ibert_1_25g和ibert_10g两个例子,分别对应1.25Gbps和10.3125Gbps速率,均基于vivado 2017.4版本开发。

1.2测试原理

       IBERT中的BERT是Bit Error Ratio Test的缩写,指比特出错概率测试,简而言之就是误码率测试。Vivado中IBERT工具的测试原理是通过收发器由外部回环进行自收自发而实现。就是将同一组收发器的TX和RX进行短接,TX发送端通过发送某种特定序列的数据流,在RX接收端接收后,通过比对发送和接收的数据,从而得出接收端误码的统计值。

       在MK7160FA开发板中,将光模块插入SFP屏蔽笼内,然后通过单根光纤将光模块的TX和RX短接,便可以通过IBERT工具对GTX进行测试。

1.3 IBERT设置

       在vivado中找到IBERT 7 Series GTX这个IP核。

1.3.1千兆1.25G速率

      IBERT测试协议选择Custom1,GTX参考时钟选择频率选择125MHz,只需要测试与SFP连接的4组GTX,所以GTX Quad选择1。如下图所示。千兆以太网使用了1000BASEX标准,采用了8b/10b编码方式,所以GTX的传输速率为1000Mbps×10/8=1250Mbps=1.25Gbps。如下图所示。采用Custom1协议,我们暂且不研究这个协议内容,传输速率为1.25Gbps。

      由于2组与SFP连接的GTX都位于BANK 116,所以在QUAD_116中选择使能协议。在MK7160FA开发板中,底板时钟芯片输出的差分时钟是与REFCLK0连接,所以参考时钟要选择为MGTREFCLK0116,下图所示。


        不妨将GTX输入的125MHz的时钟同时作为IBERT内部逻辑的工作时钟,这样就可以不使用额

外的外部时钟,如下图所示。当然,用户也可以将该时钟设置为外部时钟,例如通过核心板的 FPGA时钟晶振提供,大家可以自行尝试。

      点击OK,完成IBERT IP核配置。

1.3.2千兆10.3125G速率

IBERT 10.3125Gbps传输设置如下:

       由于2组与SFP连接的GTX都位于BANK 116,所以在QUAD_116中选择使能协议。在MK7160FA开发板中,底板时钟芯片输出的差分时钟是与REFCLK0连接,所以参考时钟要选择为MGTREFCLK0116。

如下图所示

        点击OK,完成IBERT IP核配置。

1.4使用example design

       IBERT的example design稍作修改就可以直接使用对GTX进行测试。

       在IBERT IP核配置完成后,右击打开example design工程。

       由于开发板的SFP屏蔽笼的tx_disable引脚都默认接了上拉电阻。要使收发回环测试可以正常进行,必须要将tx_disable引脚拉低。因此,在example design的顶层模块,添加4个sfp_tx_disable引脚,且均置为0即可。如下图所示。


      然后,在xdc文件中添加sfp_tx_disable引脚的约束即可,如下图所示。注意:不同的开发板管脚定义不一样

set_property PACKAGE_PIN D9 [get_ports {sfp_tx_disable[0]}]

set_property PACKAGE_PIN D11 [get_ports {sfp_tx_disable[1]}]

set_property PACKAGE_PIN C9 [get_ports {sfp_tx_disable[2]}]

set_property PACKAGE_PIN D10 [get_ports {sfp_tx_disable[3]}]


set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {sfp_tx_disable[0]}]

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {sfp_tx_disable[1]}]

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {sfp_tx_disable[2]}]

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {sfp_tx_disable[3]}]

      接着,编译工程,生成bit文件即可。千兆和万兆的example design使用方法相同。

1.5 GTX IBERT测试

1.5.1 1.25G测试

      用户可将千兆光模块插入任意1个SFP屏蔽笼内,也可以同时使用2、3、4个光模块插入相应的屏蔽笼内。本教程测试时只使用了1个光模块,插入丝印“SFPA”所对应的屏蔽笼,如下图所示。


图1-5-1-1开发板测试连接图

表1-5-1 可编程时钟模式设置

        使用单根光纤,将光模块的TX和RX短接。然后,给开发板上电,在vivado中打开hardware manager,将刚才生成的bit文件下载到开发板中。下载完成后,出现如下图所示的界面。

       点击OK。然后出现如下图所示的界面。点击Reset按钮,使IBERT进行复位,可以看到此时的Errors变为0,代表接收端没有检测到错误。由于测试使只连接了1路GTX,因此这里只显示出了当前所使用的GTX链路。其他没有建立收发环路的GTX并没有显示。

       当然,用户也可以手动将其他没有连接的GTX加到当前的显示栏中,点击如下图所示按钮。

      然后,将同1个GTX对应的TX和RX建立link,如下图所示。

       添加完成后如下图所示。点击OK即可。

       随后显示框中出现了这3对没有连接的GTX,状态显示为“No Link”,如下图所示。

       如下图所示,经过长时间测试,可以发现Errors一直为0,这代表,测试过程中没有出现任何误码,这说明板级层面的GTX硬件工作稳定。

      当前测试使用的数据为7bit的伪随机序列。

       在测试进行时用户也可以修改测试数据类型,例如PRBS 23-bit,PRBS 7-bit等等,接收与发送所使用的数据类型必须完全一致,修改完成后,务必点击Reset按钮,复位Errors为0。如下图所示。

       误码率可以从数学统计的角度判断GTX的硬件稳定性,vivado还提供了一种更直观的方式来观察GTX的信号完整性,那就是眼图。首先,点击如下图所示按钮。


出现如下界面,所有设置保持默认即可,然后点击OK。

此时vivado开始进行眼图扫描和生成,用户需要稍等片刻,等到Progress进度为100%时,眼图扫描过程便结束。

vivado生成的眼图如下图所示。

       从信号完整性的角度来看,眼图中间的蓝色区域越大,GTX所对应的PCB高速电路的信号完整性越好。

1.5.2 10.3125G测试

       10.3125G的测试方法与上述的千兆测试方法完全相同。首先,给开发板断电,将光模块插入丝印“SFP-A和SFP-B”应的屏蔽笼。通过光纤将TX和RX短接。然后上电,下载example design生成的bit文件。如下图所示。

   图1-5-2-1开发板测试连接图

表1-5-2 可编程时钟模式设置

图1-5-2-2 拨码开关设置

然后上电,下载example design生成的bit文件。如下图所示。

        进行长时间测试后,GTX在万兆速率下的误码同样为0。如下图所示。

        同理,扫描10.3125Gbps的眼图,如下图所示。10.3125Gbps速率下的眼图蓝色区域明显小于1.25Gbps速率时的眼图,而且形状发生了改变,变得有点像椭圆。这与信号的频率有关,信号的频率越高,在传输过程中的损耗越大,上下沿越来越平缓,方波会变得越来越像正弦波,眼图也会“睁得”越来越小。若使用更高的速率,眼图中的蓝色区域可能会变得更小。


路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

说点什么...

已有3条评论

最新评论...

qhvakfre2021-9-16 16:13引用

有人知道如何关掉serdes中的DFE 均衡吗

猪猪2021-3-11 10:06引用

可以了

clong2020-12-2 23:00引用

很好很实用的高速信号测试工具

查看全部评论(3)

关注我们:微信订阅号

官方微信公众号

官方微信公众号

客服服务热线:

0519-80699907

常州-总部:常州溧阳市天目云谷3#楼北201B/201C

南京-分部:南京市栖霞区仙林大道181号5幢2220/2221室

邮编:213300 Email:tjy@uisrc.com

Copyright   ©2020-2026 内容版权归©UISRC.COM    ( 苏ICP备19046771号-2 )