AD9371 官方例程HDL详解之JESD204B TX侧时钟生成（三）

AD9371 系列快速入口

AD9371+ZCU102 移植到 ZCU106 ： AD9371 官方例程构建及单音信号收发

ad9371_tx_jesd -->util_ad9371_xcvr接口映射： AD9371 官方例程之 tx_jesd 与 xcvr接口映射

AD9371 官方例程时钟间的关系与生成： AD9371 官方例程HDL详解之JESD204B TX侧时钟生成（一）

AD9371 官方例程时钟间的关系与生成： AD9371 官方例程HDL详解之JESD204B TX侧时钟生成（二）

参考资料：
UltraScale Architecture GTH Transceivers User Guide UG576

Generic JESD204B block designs

文章目录

前言
一、AD9371官方例程 LineRate
二、AD9371官方例程 TXOUTCLK、 TXUSRCLK 和 TXUSRCLK2
三、JESD204B应用层给传输层数据的格式配置

前言

结合之前两讲内容，梳理 AD9371官方 demo 时钟，理解采样率和各个时钟之间的关系

一、AD9371官方例程 LineRate

AD9528 输出的OUT1 时钟通过FMC 连接到FPGA，差分时钟信号通过 IBUFDS_GTE4 得到 ref_clk1 ，ref_clk1 连接到 block design 的 rx_ref_clk_0 、rx_ref_clk_2 和 tx_ref_clk_0 。

    .rx_ref_clk_0 (ref_clk1),
    .rx_ref_clk_2 (ref_clk1),
    ...
    .tx_ref_clk_0 (ref_clk1),
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tx_ref_clk_0 ——> util_ad9371_xcvr ip 的 qpll_ref_clk_0
rx_ref_clk_0 ——> util_ad9371_xcvr ip 的 cpll_ref_clk_0 和 cpll_ref_clk_1
rx_ref_clk_2 ——> util_ad9371_xcvr ip 的 cpll_ref_clk_2 和 cpll_ref_clk_3

在这里插入图片描述

qpll_ref_clk_0 连接到 QPLL0 和 QPLL1 的参考时钟

    .GTREFCLK00 (qpll_ref_clk),
    .GTREFCLK01 (qpll_ref_clk),
    .GTREFCLK10 (1'd0),
    .GTREFCLK11 (1'd0),
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所以 demo 中使用的这个 Quad 里的 QPLL0/1 和 4个Channel 里的每个CPLL的参考时钟都是ref_clk1 提供的

再通过裸机C程序中的adxcvr_clk_set_rate 设置 lane_rate（根据采样率求出），ref_rate_khz 即为 ref_clk1 的122.88MHz ，根据ref_clk1 提供的122.88MHz 参考时钟，由QPLL0/1或者CPLL生成对应LineRate所需的PLL _CLK，再由上升沿和下降沿有效得到LineRate


adxcvr_clk_set_rate(xcvr, xcvr->lane_rate_khz, xcvr->ref_rate_khz);

tx_lane_rate_khz = mykDevice.tx->txProfile->iqRate_kHz *
				    mykDevice.tx->deframer->M * (20 /
						    no_os_hweight8(mykDevice.tx->deframer->deserializerLanesEnabled));
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tx_lane_rate 和采样率之间的关系

在这里插入图片描述
M是有几个转换器，每个采样数据是16 bit，经过8B/10B编码到 20bit ， L是有几个LANE传数据

demo中 2T2R，M=4（1发需要IQ 两路转换器）， L=4的情况下 ,根据IQ rate（122.88M）可以求得所需的TxLineRate(2457.6 MHz)
$\text {IQRate }=\frac{{TxLineRate} }{20}$

二、AD9371官方例程 TXOUTCLK、 TXUSRCLK 和 TXUSRCLK2

例程中 TXUSRCLK 和 TXUSRCLK2时钟由 TXOUTCLK 经过BUFG_GT后生成，TXOUTCLK 选择的 TXPLLREFCLK_DIV1 ，又选择的 QPLL0 的参考时钟（QPLL0/1 和CPLL 同一个参考时钟），即ref_clk1

  BUFG_GT i_tx_bufg (
    .CE (1'b1),
    .CEMASK (1'b0),
    .CLR (1'b0),
    .CLRMASK (1'b0),
    .DIV (3'd0),
    .I (tx_out_clk_s),
    .O (tx_out_clk));
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TXOUTCLK 经过BUFG_GT后连接到每个Channel 的 tx_out_clk_< N >，例程使用的tx_out_clk_0，输入到axi_ad9371_tx_clkgen，产生TXUSRCLK、 TXUSRCLK2和Link rate（上一讲知道 TXOUTCLK、 TXUSRCLK2和Link rate 速率都是 LineRate/40，即IQ rate/2=61.44 ）

在这里插入图片描述
tx_clk_0、tx_clk_1、tx_clk_2、tx_clk_3 接入每个Channel 的 TXUSRCLK 和 TXUSRCLK2

    .TXUSRCLK  (tx_clk),
    .TXUSRCLK2 (tx_clk));
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生成的 link clk 为链路层和传输层提供 61.44MHz 时钟

在这里插入图片描述

三、JESD204B应用层给传输层数据的格式配置

上述可知 AD9371 官方 demo 2T2R 中 IQ 采样率= 2 * LINK rate ，JESD204B 应用层如何给传输层数据？

在这里插入图片描述
在物理层GTH收发器配置为32bit模式，链路层每个LINK CLK 需要给物理层每个 LANE 32bit数据

在这里插入图片描述
引入 SPC ：每个数据时钟周期，每个转换器，需要提供/采集几个采样点
每个 LANE需要 32bit数据，下述约束必须满足
$\times 32=M \times N P \times S P C$
2T2R demo 中 JESD TX参数配置为 L=4; M=4; S=1; F=2; NP=16; SPC=2
$\mathrm{SPC}=\mathrm{L}^{*} 32 /(\mathrm{M} * \mathrm{NP})$

每个转换器提供 SPC=2个 16Bbit 采样数据 Frame0 和 Frame1拼在一起，每帧 F=2 ，两帧凑成 2 * 2 * 8=32bit

在这里插入图片描述
MmSn 表示第m个转换器的第n个采样数据, AD9371 2T2R 中 M=4，n=SPC=2 ;

[ M3S1, M3S0, M2S1, M2S0, M1S1, M1S0, M0S1, M0S0]

每个Lane 数据排列如下图所示
在这里插入图片描述

TX=1时，M=2，L=4，F=1，S=1， IQ 采样率= 4* LINK rate= line rate/10 ，SPC=4

数据送给官方传输层排布如下 [ M1S3, M1S2, M1S1, M1S0, M0S3, M0S2, M0S1, M0S0]
在这里插入图片描述
具体数据重新映射代码见 tx_ad9371_tpl_core/tpl_core

在这里插入图片描述

注意：
AD9371芯片的 TX和RX lane rate 有速率限制（UG992），lane rate 都最低614.4MHz
当2T2R 时，M=4, L=4, IQ采样率最低为30.72MHz，lane rate = 30.72 x 20= 614.4 MHz
当1T1R 时，M=2, L=4, IQ采样率最低为61.44MHz，lane rate = 61.44 x 10= 614.4 MHz

在这里插入图片描述