FPGA GTP收發器設計指導

FWW7

疑問描述

測試表明，Spartan-6 FPGA的GTP收發器有可能受到臨近bank中用戶管腳的干擾。因此，賽靈思針對bank0和bank2中管腳的使用提出了一些新的建議。本文中的使用建議目的在于盡量減小用戶管腳對GTP收發器的影響。在所有情況下，利用Spartan - 6 FPGA的SSO準則仍然需要遵循：

解決方案

Spartan-6 FPGA的GTP收發器位于晶片的頂端和底部。只有一個或者兩個GTP_DUALs的器件，其GTP是位于晶片頂端的；含有四個GTP_DUALs的器件的GTP則分別位于晶片頂端和底部。位于晶片頂端的收發器靠近GPIO的bank0，底部的收發器則靠近bank2。按照GTP命名來說，MGT101和MGT123是靠近bank0的，MGT245和MGT267則靠近bank2。

為了盡可能減小相鄰bank中GPIO對GTP性能的影響，請遵循以下建議。這些建議根據器件的封裝分類如下。

FG(G)484：使用3.3V電平標準的一些額外建議

如果bank0中沒有使用任何3.3V電平標準的GPIO（該封裝中沒有GTP臨近bank2），除了遵循Spartan-6 FPGA數據手冊（DS162）中有關SSO的建議外，我們并沒有額外的建議。 Spartan-6 FPGAData Sheet (DS162). 如果bank0中的某些GPIO需要使用3.3V電平標準，并且VCCO設為3.3V，則需要使用下表中提供的權重系數來計算可以使用的I/O數目。將所使用的每種類型的I/O數目乘以相應的權重系數，再把三種類型I/O所得的乘積相加，所得結果不能超過92。否則就會影響臨近的GTP的性能。

FG(G)484封裝中的I/O權重系數：

I/O類型	權重
單端輸出	4
單端輸入	2
差分輸入/輸出管腳	1

LX150T和 LX75T-FG(G)676: 不能使用的管腳及額外建議

為避免影響GTP收發器的性能，該封裝的某些管腳不能作為活動I/O使用（可以作為輸入輸出恒定為1或0的管腳使用）。 下面描述的矩形區域中的管腳都應避免作為活動I/O使用。GCLK管腳應作為輸入管腳。

§ Bank 0：

§ 行：A到K

§ 列：11到15

§ Bank 2：

§ Bank中所能使用的I/O，和它的電平標準密切相關。下面分明從3.3V和2.5V及以下的電平標準來敘述。

§ 列：12到16

LX150T-FG(G)676封裝中的I/O權重系數：

Bank中所能使用的I/O，和它的電平標準密切相關。下面分明從3.3V和2.5V及以下的電平標準來敘述。

對于使用2.5V或者更低電壓的電平標準，使用下表中的權重系數來計算可使用的I/O的最大數目（MGT101或者123使用時，需計算bank0中可使用的I/O數目；MGT245或者267使用時，需計算bank2中可使用的I/O數目）。將所使用的每種類型的I/O數目乘以相應的權重系數，再把三種類型I/O所得的乘積相加，所得結果不能超過80。

I/O類型	權重
單端輸出	4
單端輸入	2
差分輸入/輸出管腳	1

對于使用3.3V電平標準的I/O，需使用以下權重系數計算可使用的I/O數目。乘積和仍不得超過80。對于驅動強度較大的3.3V輸出（>4mA），晶片上位于兩側的bank （bank1，3，4，5）總共可使用的I/O管腳不應超過100個；這些bank對于驅動力較弱的3.3V輸出以及其他電平標準，只需滿足DS162中列出的SSO限制。Spartan-6FPGA Data Sheet (DS162).

Bank0:

I/O類型	權重
單端輸出，驅動力>4mA	不允許
單端輸出，驅動力=4mA	16
單端輸出，驅動力=4mA	不允許
單端輸出，驅動力=4mA	8

Bank2:

I/O類型	權重
單端輸出，驅動力>4mA	4
單端輸出，驅動力=4mA	3.2
單端輸出，驅動力=4mA	2
單端輸出，驅動力=4mA	1.6

LX100T-FG(G)676: 不能使用的管腳及額外建議為避免影響GTP收發器的性能，該封裝的某些管腳不能作為活動I/O使用（可以作為輸入輸出恒定為1或0的管腳使用）。 GCLK pins can still be used, but should be weightedappropriately when calculating the maximum usable number of I/O per the tablebelow.

§ Bank 0：

§ 行：A到K

§ 列：11到15

§ Bank 2：

§ Bank中所能使用的I/O，和它的電平標準密切相關。下面分明從3.3V和2.5V及以下的電平標準來敘述。

§ 列：12到16

此外，使用下表中提供的權重系數來計算可以使用的最大I/O數目。將所使用的每種類型的I/O數目乘以相應的權重系數，再把三種類型I/O所得的乘積相加，所得結果不能超過80。否則就會影響臨近的GTP的性能。下表中的權重系數，僅與I/O的類型和驅動強度有關；與I/O的電平無關。

LX100T-FG(G)676的I/O權重系數:

Bank0: 乘積和不得超過 = 80

I/O類型	權重
單端輸出，驅動力>4mA	4
單端輸出，驅動力=4mA	2.7
單端輸入 ，驅動力>4mA	2
單端輸出，驅動力=4mA	1.3
差分輸出	1
差分輸入	0

Bank2: 乘積和不得超過 60

I/O類型	權重
單端輸出，驅動力>4mA	4
單端輸出，驅動力=4mA	2.4
單端輸入 ，驅動力>4mA	2
單端輸入，驅動力弱	1.2
差分輸出	1
差分輸入	0

為達到最佳性能的一些額外建議 FG(G)676packages:

§ 盡量先使用bank中靠外側的管腳，后使用內測的管腳

§ 盡可能使用驅動強度小，轉換速度慢的電平標準

§ GTP盡量使用本GTP輸入參考時鐘，避免使用從臨近GTP_DUAL引入的參考時鐘