LVDS

即Low-Voltage Differential Signaling。FPGA的selecteIO非常強(qiáng)大，支持各種IO接口標(biāo)準(zhǔn)，電壓電流都可以配置。其接口速率可以達(dá)到幾百M(fèi)甚至上千M。使用lvds來(lái)接收高速ADC產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會(huì)很方便。像ISERDES，IDDR，IDELAY，OSERDES，ODDR這種資源在FPGA的IOB中多得是（每個(gè)IO都對(duì)應(yīng)有，最后具體介紹），根本不擔(dān)心使用。最近剛在項(xiàng)目中用到，提供一個(gè)思路，具體的器件使用參考FPGA手冊(cè)。

使用的AD芯片是ADI的AD9653，125M16bit高精度高速ADC，用到的采樣速率是80M。其SPI配置會(huì)單獨(dú)開(kāi)一篇來(lái)講，SPI配置里面有個(gè)大坑，本來(lái)以為調(diào)好了的，后來(lái)又發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，調(diào)了三天才定位到問(wèn)題在哪，這就是硬件的魅力（坑爹）所在了吧。這里主要介紹FPGA的接收部分。

接收ADC數(shù)據(jù)的時(shí)序圖，

有幾點(diǎn)需要注意：

0 , 可以看出分成三種信號(hào)，數(shù)據(jù)采樣時(shí)鐘DCLK，幀同步信號(hào)FCLK，和輸入數(shù)據(jù)DATA

1，輸入數(shù)據(jù)采樣時(shí)鐘默認(rèn)是已經(jīng)對(duì)齊了輸入數(shù)據(jù)的中點(diǎn)，但幀時(shí)鐘是和數(shù)據(jù)字節(jié)邊緣對(duì)齊的。

2，使用Iserdes接收數(shù)據(jù)，Idelay調(diào)整時(shí)鐘延遲。

1，對(duì)數(shù)據(jù)采樣時(shí)鐘的處理如下

通過(guò)控制延時(shí)，使得CLK和經(jīng)過(guò)IBUFDS的BitClk對(duì)齊，從而消除IBUFIO和BUFR還有net的延時(shí)。這樣所有的輸入信號(hào)都只經(jīng)過(guò)了一個(gè)IBUFDS，延時(shí)相等。對(duì)Idelay的控制，可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以用自動(dòng)算法。（參考xapp524）

1.1手動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)齊

首先來(lái)看看手動(dòng)調(diào)節(jié)算法，用vivado的vio可以很方便的輸入輸出，可手動(dòng)在線修改觀察現(xiàn)象，對(duì)后面的自動(dòng)訓(xùn)練算法也有一定的啟發(fā)作用。 默認(rèn)R_delay_cnt=0時(shí)，可以看到輸入的正弦波形很亂

慢慢的增加R_delay_cnt，當(dāng)R_delay_cnt=12時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)穩(wěn)定的正弦波，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)R_delay_cnt=14，15，16時(shí)恰好采到時(shí)鐘的邊緣，也就是跟輸入的原始時(shí)鐘對(duì)齊了，可以看到采到邊緣是allign_word一直在跳變，有的是0，有的是1。一直到R_delay_cnt=18，正弦波都很穩(wěn)定。有效窗口可以準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái)，200M的Idelay參考時(shí)鐘，78ps/tap。7tap*78ps=546ps。說(shuō)明數(shù)據(jù)的有效窗口很小，畢竟是320M的DDR，半個(gè)周期都才1.56ns.

最后取R_delay_cnt=15，可以在代碼里面寫(xiě)死。

1.2自動(dòng)訓(xùn)練算法

既然有了手動(dòng)調(diào)節(jié)的算法，為什么還要用自動(dòng)訓(xùn)練對(duì)齊的算法呢？在高低溫測(cè)試的時(shí)候，器件的延遲會(huì)受溫度的影響發(fā)生變化，特別是在時(shí)鐘頻率很高，數(shù)據(jù)有效窗口很小的時(shí)候，這時(shí)候就需要能夠動(dòng)態(tài)的改變R_delay_cnt的值去自適應(yīng)delay的變化，增加了魯棒性。

有了上面的手動(dòng)調(diào)節(jié)算法，自動(dòng)訓(xùn)練的思路也很簡(jiǎn)單了。上電復(fù)位后R_delay_cnt一直自加，記下最后一個(gè)全0和第一個(gè)全1的值，取中點(diǎn)。這里只考慮了一種情況，還可能是從全1到全0的情況。代碼如下

2，對(duì)幀同步信號(hào)和數(shù)據(jù)的處理

用上面產(chǎn)生的數(shù)據(jù)采樣時(shí)鐘同時(shí)去采樣FCLK和DATA，使用Iserdes可以1:8進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。但是我們不知道字節(jié)的邊界在哪里，所以要使用一個(gè)bit_slip對(duì)串轉(zhuǎn)并的結(jié)果進(jìn)行移位，移位的同時(shí)檢測(cè)FCLK轉(zhuǎn)換的輸出，當(dāng)輸出是8’b11110000的時(shí)候就停止移位。

當(dāng)數(shù)據(jù)率不是很高的IDDR數(shù)據(jù)，使用DDR替代Iserdes接收。IDDR和Iserdes使用的資源相同（待驗(yàn)證）

HR Bank真實(shí)的器件如下，一對(duì)IOB，可單獨(dú)使用，可差分使用。后面的資源從上到下依次是ISERDES（ILOGIC）,IDELAY,OLOGIC(OSERDES),ILOGIC,IDELAY,OLOGIC。(ILOGIC可作為IDDR，OLOGIC可作為ODDR)。左上角的是一個(gè)clock region(如X0Y2)的中間分布的四個(gè)BUFIO和BUGR（局部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，局部時(shí)鐘分頻，二者延時(shí)相等）。后面是一個(gè)IDELAYCTRL。

下面分別詳細(xì)介紹： IDEALY, 經(jīng)過(guò)IDELAY必須要經(jīng)過(guò)ISERDES,可直通。 ISERDES, ISERDES和ILOGIC使用相同的資源，可互換 ILOGIC,

OSERDES,和OLOGIC使用相同的資源，可互換

功能描述

? Edge triggered D type flip-flop(FF)

? DDR mode (SAME_EDGE or OPPOSITE_EDGE)

? Level sensitive latch（Latch）

? Asynchronous/combinatorial（直通）

審核編輯 ：李倩