时钟 - 1.3 简体中文

UltraScale+ 器件 Integrated Block for PCI Express 产品指南 (PG213)

Document ID
PG213
Release Date
2022-11-16
Version
1.3 简体中文

核需要 100 MHz、125 MHz 或 250 MHz 的参考时钟输入。如需了解更多信息,请参阅赛灵思 PCI Express 解决方案中心内的答复记录

适用规则如下:
  • 参考时钟可采用同步或异步时钟,最高 ±300 PPM 或 600 PPM(最差情况)。(如果启用扩展频谱时钟 (SSC),那么必须采用同步链路。)
  • PCLK 是 PIPE 接口的基准时钟 (primary clock)。
  • PCLK 之外,还需要另 2 个时钟(CORECLKUSERCLK)以支持该核。
  • BUFG_GT 用于生成核时钟。这些时钟全部从 TXOUTCLK 管脚驱动,此管脚为通过 CPLL 衍生的时钟(源自 GTREFCLK0)。在使用 QPLL 的应用中,仅当继续从 CPLL 衍生 TXOUTCLK 时,才会将 QPLL 提供给 GT PCS/PMA 块。
  • UltraScale+™ GTH 参考时钟的时钟源必须直接来自 IBUFDS_GTE4
  • 要将参考时钟用于 FPGA 常规互连,必须使用另一个 BUFG_GT
图 1. 时钟架构

所有 PCIe 时钟(pipe_clkcore_clkuser_clkmcap_clk)均由 BUFG_GT(源自 TXOUTCLK 管脚)驱动。 这些时钟是通过 CPLL 衍生的时钟(源自 GTREFCLK0)。在使用 QPLL 的应用中,仅当继续从 CPLL 衍生 TXOUTCLK 时,才会将 QPLL 提供给 GT PCS/PMA 块。核的所有用户接口信号的时序约束都与相同时钟 (user_clk) 有关,根据配置的链路速度和宽度,该时钟频率可以是 62.5 MHz、125 MHz 或 250 MHz(请参阅上图)。

在典型 PCI Express® 解决方案中,PCI Express 参考时钟为扩展频谱时钟 (SSC),提供的频率为 100 MHz。在大部分商用 PCI Express 系统中,都无法禁用 SSC。如需了解有关 SSC 和 PCI Express 的更多信息,请参阅 《PCI Express 基本规范第 3.0 版》中的章节 4.3.7.1.1

重要: 由于大部分主机系统的参考时钟上都有 SSC,所有插卡设计都必须使用同步时钟设置。对于使用时隙时钟的器件,在 Vivado® IP 目录中必须启用“Link Status”(链路状态)寄存器中的“Slot Clock Configuration”(时隙时钟配置)设置。

每个链路伙伴器件都共享相同时钟源。下图显示了使用 100 MHz 参考时钟的系统。即使器件包含在嵌入式系统中,只要系统使用商用 PCI Express 根联合体或开关并配合采用典型主板时钟设置方案,就仍应使用同步时钟设置。

注释: 时钟设置图显示了开发板布局的高层表示法。执行开发板布局时请确保耦合、端接和详细信息都正确无误。请参阅 UltraScale 架构 GTH 收发器用户指南(UG576)
图 2. 使用 100 MHz 参考时钟的嵌入式系统
图 3. 使用 100 MHz 参考时钟的开放式系统插卡

PCIe 核会检查确认 GT 电源稳定,然后再启用时钟。

  • 这导致针对由 IBUFDS_GTE4PCIe 参考时钟)驱动的 BUFG_GT,将产生逻辑驱动的 CE(而不是 VCC)。
  • 在 CE 中执行此更改之前,如有另一个(并行)BUFG_GT 已连接到 IBUFDS_GTE4 且 CE 由 VCC 驱动,那么由 opt_design/MLO 插入的 BUFG_GT_SYNC 可驱动这 2 个 BUFG_GT
  • 如有并行 BUFG_GTPCIe BUFG_GT 时钟不共享相同的 CE,那么 2 个 BUFG_GT_SYNC 由 opt_design/MLO 插入。
  • 由于针对 IBUFDS_GTE4 驱动的 BUFG_GT 只能有 1 个 BUFG_GT_SYNC,布线器不知晓如何处理第 2 个 BUFG_GT_SYNC 并且不会对 IBUFDS_GTE4/ODIV2 驱动的时钟信号线进行布线。
  • 您必须确保由 IBUFDS_GTE4 驱动的 BUFG_GT 具有相同的 CE/CLR 管脚。