表10-5 Rocket I/O模块控制信号简要说明列表

10.3.4 Rocket I/O的时钟设计方案

Virtex 2 Pro FPGA内嵌的Rocket I/O模块支持全速率（Full Rate）和半速率（Half Rate）两种数据传输速率，前者将外部参考时钟倍频20倍，单周期传输20比特数据，数据速率为

1.0Gbps~3.125Gbps；后者将外部参考时钟倍频10倍，单周期传输10比特数据，数据速率为0.5 Gbps~1Gbps。

1．Rocket I/O的时钟简介

每个Rocket I/O的收发器具备8个时钟输入，按照功能可以分为3类：

1）外部输入时钟

REFCLK、REFCLK2、BREFCLK以及BREFCLK2都是由外部时钟源提供的差分参考时钟，但只有一个时钟能驱动Rocket I/O模块，通过REFCLKSET信号来选择，其组成结构如图10-14所示。

图10-14 外部差分时钟的内部选择结构示意图

当数据速率高于2.5Gbps时，必须选择BREFCLK（BREFCLK2）作为参考时钟；在其它情况下可任意挑选。BREFCLK（BREFCLK2）要求低抖动的时钟源，用来驱动串/并、并/串以及DCM模块的时钟输入。

2）接口时钟

接收时钟包括TXUSRCLK2和RXUSRCLK2，主要用于控制Rocket I/O和FPGA的接口逻辑，包括缓冲器和数据交换器，由DCM模块提供。

3）内部时钟

内部时钟包括TXUSRCLK和RXUSRCLK，主要用于Rocket I/O模块发送、接收缓冲器数据的处理和

时钟修正，一般由DCM模块提供，可以利用外部参考时钟。

Rocket I/O的速度等级由SERDES_10B选择，若SERDES_10B = FALSE，则为全速率数据传输；否则为半速率数据传输。此外，TXUSRCLK2和RXUSRCLK2控制着Rocket I/O和FPGA的交互接口，当数据位宽不同时，其与TXUSRCLK和RXUSRCLK的频率值比值也是不同的，如表10-6所示，默认情况下TXUSRCLK2=TXUSRCLK，即支持两字节数据传输。

表10-6 数据位宽和TXUSRCLK/RXUSRCLK列表

2．全速率的时钟方案

全速率模式下，需要将SERDES_10B设为FALSE，REFCLK时钟的倍频倍数为20倍。

1）单字节位宽全速率的时钟方案

单字节位宽全速率方案中，TXUSRCLK2和RXUSRCLK2的频率是TXUSRCLK和RXUSRCLK的2倍，相位差180度。REFCLK、TXUSRCLK和RXUSRCLK的时钟频率为40MHZ~85MHz，相应的TXUSRCLK2和RXUSRCLK2的时钟频率为80MHz~170MHz，时钟提供方案如图10-15所示。

图10-15 单字节位宽全速率时钟解决方案示意图

2）双字节位宽全速率的时钟方案

双字节位宽全速率方案中，TXUSRCLK2和RXUSRCLK2的频率和TXUSRCLK和RXUSRCLK的频率相等，无相位差。REFCLK、TXUSRCLK和RXUSRCLK的时钟频率为40MHZ~156.25MHz，TXUSRCLK2和RXUSRCLK2直接由REFCLK经过DCM模块的CLK0信号提供，相应的时钟提供方案如图10-16所示。

图10-16 双字节位宽全速率时钟解决方案示意图

3）四字节位宽全速率的时钟方案

四字节位宽全速率方案中，TXUSRCLK2和RXUSRCLK2的频率是TXUSRCLK和RXUSRCLK的一半。 REFCLK、TXUSRCLK和RXUSRCLK的时钟频率范围为40MHZ~156.25MHz，相应的TXUSRCLK2和RXUSRCLK2的时钟频率范围为280MHz~78.125MHz，相应的时钟提供方案如图10-17所示。

图10-17 四字节位宽全速率时钟解决方案示意图

3．半速率的时钟方案

半速率模式下，需要将SERDES_10B设为TRUE，REFCLK时钟的倍频倍数为10倍。

1）单字节位宽半速率的时钟方案

在该方案中，REFCLK的倍频倍数为10，RXUSRCLK2/TXUSRCLK2=2*RXUSRCLK/

TXUSRCLK=REFCLK，REFCLK、TXUSRCLK以及RXUSRCLK的频率范围为50MHz~ 100MHz，TXUSRCLK2/RXUSRCLK2的时钟频率范围为25MHz~50MHz，相应的时钟解决方案如图10-18所示。

图10-18 单字节位宽半速率时钟解决方案示意图

2）双字节位宽半速率的时钟方案

在该方案中，REFCLK的倍频倍数为10，RXUSRCLK2/TXUSRCLK2=RXUSRCLK/

TXUSRCLK=REFCLK/2，REFCLK、TXUSRCLK、RXUSRCLK以及TXUSRCLK2、RXUSRCLK2的时钟频率范围为25MHz~50MHz，相应的时钟解决方案如图10-19所示。

图10-19 双字节位宽半速率时钟解决方案示意图

3）四字节位宽半速率的时钟方案

在该方案中，REFCLK的倍频倍数为10，2*RXUSRCLK2/2*TXUSRCLK2 =RXUSRCLK/

TXUSRCLK=REFCLK/2，REFCLK的时钟频率范围为50MHz~100MHz、TXUSRCLK和RXUSRCLK的时钟频率范围为25MHz~50MHz，TXUSRCLK2和RXUSRCLK2的时钟频率范围为12.5MHz~25MHz，相应的时钟解决方案如图10-20所示。

图10-20 四字节位宽半速率时钟解决方案示意图

10.3.5 Rocket I/O的开发要素

1．时钟和数据恢复

1）时钟考虑

Rocket I/O对于参考时钟的要求是较为苛刻的，其精度一般要求在几十个ppm以下。例如EPSON EG-2121CA 2.5V的振荡器可以满足要求，振荡器的供电方案可参考其数据手册。此外，将振荡器的LVPECL输出转化成收发器的LVDS参考时钟，必须利用图10-21所示的参考电路。