吕波+张涌+石永彪+黄侃

摘 要： 在Xilinx的Virtex5系列FPGA中，基于高速串行通信技术的GTP_DUAL硬核包含了两个收发器，而Xilinx提供的Aurora IP软核代码如果只例化一个通道，将占用整个硬核资源，造成另外一个通道不能再被使用，致使FPGA资源利用率降低。通过对Aurora IP软核代码分析，在GTP封装代码中对未使用的通道添加和修改相应信号，并追加时钟模块、发送模块和接收模块等，实现了一个GTP_DUAL中两个收发器的独立使用，从而提高了FPGA资源利用率，降低了开发成本。该方案已在某重大军工项目中得到了应用。

关键词： Virtex5 FPGA； GTP硬核； 串行通信； 收发器； Aurora协议

中图分类号： TN911?34； TN79+1 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）14?0124?04

Abstract： In Xilinx Virtex5 FPGA， the GTP_DUAL hardcore based on high?speed serial communication technology （Rocket IO） contains two transceivers. When the Aurora IP code provided by Xilinx is instantiated with a single channel， it will occupy the whole hardcore resources， and make the other channel no longer used and the utilization of FPGA resources reduced. Based on analysis of the Aurora IP code， some corresponding signals are added and modified in the unused channel in the GTP packaging code， and then clock module， sending module， receiving module and so on are added for independent application of the two transceivers in GTP_DUAL hardcore， utilization improvement of FPGA resources and reduction of development cost. The scheme has been applied to a major military defense project.

Keywords： Virtex5 FPGA； GTP hardcore； serial communication； transceiver； Aurora protocol

0 引 言

由于传统的并行I/O技术走线多、PCB布线难、信号间串扰大等缺陷而无法突破自身的速度瓶颈，正在被拥有更高传输速率且只需少量信号线的高速串行技术所取代[1]。Xilinx公司为使其FPGA芯片与串行传输技术更好地结合以满足市场需求，在Virtex系列FPGA中，集成了基于高速串行通信技术硬核（Rocket I/O）的多个GTP或GTX收发器模块，并在此硬核基础上开发了一款可自由使用且相对简便的点对点链路层Aurora协议[2] ，该协议支持的通信码率高達3.75 Gb/s。

在Virtex5平台上，原来的GTP收发器被集成了两个GTP收发器通道的GTP_DUAL所取代，其优点在于两个收发器共享一些资源，减少了资源占用面积和功耗。然而，在Aurora工程中，由于例化单通道时占用了整个硬核资源而导致另外一个GTP通道不能再被使用，使GTP_DUAL的利用率大大降低。比如，笔者所在研究室参与研发的某重大军工项目，其……