高性能FPGA中的高速SERDES接口

2009-11-30 10:43:38来源: 莱迪思半导体公司

      ECP2M和ECP3 FPGA为设计者提供了两全其美的产品:一种高性能、低成本具有内置高性能SERDES 的FPGA。这些器件为设计人员提供一个低成本综合平台,以满足他们设计下一代产品的需求。莱迪思还为客户提供了高性能具有SERDES的FPGA器件系列LatticeSC /M,芯片上拥有额外的ASIC IP。   

引言

  串行接口常用于芯片至芯片和电路板至电路板之间的数据传输。随着系统的带宽不断增加至多吉比特范围,并行接口已经被高速串行链接,或SERDES (串化器/ 解串器)所取代 。起初, SERDES是独立的ASSP或ASIC器件。在过去几年中已经看到有内置SERDES 的FPGA器件系列。这些器件对替代独立的SERDES器件很有吸引力。然而,这些基于SERDES的FPGA往往价格昂贵,因为它们是高端(因而更昂贵) FPGA器件系列的一部分。莱迪思半导体公司在这一领域一直是先驱者,已经推出了两款低成本带有SERDES的 FPGA器件系列,在2007年推出了LatticeECP2M,最近又推出了 LatticeECP3 。ECP2M和ECP3 FPGA为设计者提供了两全其美的产品:一种高性能、低成本具有内置高性能SERDES 的FPGA。这些器件为设计人员提供一个低成本综合平台,以满足他们设计下一代产品的需求。莱迪思还为客户提供了高性能具有SERDES的FPGA器件系列LatticeSC /M,芯片上拥有额外的ASIC IP。

  莱迪思的SERDES设计超过了各种常用协议规定的严格的抖动和驱动需求。LatticeECP2M和LatticeECP3的低成本、高性能带有SERDES功能的FPGA系列为用户设计下一代系统提供了一个很好的平台。器件的一些亮点如下:

  低功耗:工作于3.2Gbps的速率时,每个通道功耗额定为90mW 。

  针对芯片至芯片和小型背板(不超过40英寸的FR - 4 ),能可靠传输和恢复串行信号。

  嵌入式物理编码子层块,支持流行的串行协议,如1吉比特以太网,10吉比特以太网( XAUI )、PCI Express 、Serial RapidIO SMPTE 。

  支持无线协议,如CPRI 、OBSAI等,包括用于实现多跳的一个低延迟变化选择。

  灵活的SERDES模块 :多个标准/协议可以混合于单个模块中。

  针对低成本器件系列,它提供业界领先的结构和IO性能的高性能、低成本、低功耗FPGA 。

  辅以业界领先的软件,知识产权核和评估平台,能够实施完整的解决方案的设计。

  SERDES结构

  SERDES主要由物理介质相关( PMD)子层、物理媒介附加(PMA)子层和物理编码子层( PCS )所组成。PMD是负责串行信号传输的电气块。PMA负责串化/解串化,PCS负责数据流的编码/解码。在PCS的上面是上层功能。针对FPGA 的SERDES ,PCS提供了ASIC块和FPGA之间的接口边界。

  

  图1 串行协议栈的功能划分

  流行的串行协议

  以太网( 1吉比特以太网和10吉比特以太网,或XAUI )和PCI Express是最流行的通信协议。这些协议的每一个都从并行总线接口发展成串行接口,以跟上日益增加的数据传输速率。这些流行的协议共享物理编码子层中的公共块。例如,它们都使用8b/10b编码。 8b/10b编码提供了非常好的直流平衡,最多5个全0或全1并有良好的跳变密度。这些都有助于提高传输的可靠性。如图2所示,在莱迪思的ECP2M和ECP3器件中的嵌入式ASIC模块包含了PMA和PMD以及PCS公共块,例如,链接同步块和8b/10b编码器/解码器。

  

  图2 LatticeECP3支持流行的串行协议

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关键字:ECP2M  ECP3  SERDES

编辑:刘志青 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2009/1130/article_828.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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