Virtex-5 FPGA在3.125Gbps串行传输系统中的实现

"基于Virtex-5的串行传输系统的实现" 本文主要探讨了如何利用Virtex-5 FPGA的GTP（Global Transceiver）单元来实现高速差分串行数据传输，以满足下一代无线通信基站中多输入多输出（MIMO）信号处理对大数据吞吐量的需求。在这一背景下，作者提出了一种设计方案，该方案能够在高级电信计算架构（ATCA）机箱内通过单对差分线实现3.125Gbps的串行通信。 首先，文章介绍了当前高速串行传输规范如USB3.0、SATA3.0和PCI-E2.0的发展，这些新规范推动了对高速串行数据传输技术的追求。针对MIMO系统的挑战，作者提出了一种基于Virtex-5 FPGA的串行传输系统，其中FPGA扮演着串行链路两端的关键角色。两块ATCA板上的FPGA通过两对差分线进行连接，形成了双向3.125Gbps的高速通信链路。这种设计在14槽的ATCA机箱中进行了测试，证明了在长达40英寸的距离下仍能保持良好的传输性能。 传输系统的设计包含了多个关键环节。首先是ATCA单板的设计，包括叠层设计、电源设计、参考时钟设计和FPGA内部GTP收发器的参数调节。叠层设计至关重要，因为它影响高速信号的质量。设计中选择了带状线而非微带线，以确保更好的阻抗控制和回流路径。此外，通过在三个电源平面上分别为AVTT、AVCC和AVPLL提供独立电源，减少了供电噪声，有助于提高GTP单元的性能。 电源设计是另一个关键点。GTP的模拟电源噪声直接影响其性能，因此每个电源管脚都串联了磁珠以滤除噪声。同时，模拟电源被分配到单独的电源平面，并与地平面耦合，以进一步降低噪声。 至于参考时钟设计，由于高速串行传输对时钟精度和稳定性有严格要求，设计者必须仔细选择和配置时钟源，以确保数据传输的准确性和同步性。FPGA内部的GTP收发器参数调节也是必不可少的，包括眼图调整、均衡设置和时钟恢复参数等，以优化信号质量和确保在长距离传输中的可靠性。 基于Virtex-5 FPGA的串行传输系统实现不仅展示了FPGA在高速串行通信中的应用潜力，也揭示了在复杂通信环境中如何解决硬件设计和信号完整性问题。这种设计方案对于应对未来无线通信基站的数据处理需求提供了有价值的参考，同时也为ATCA平台上的高速串行传输系统设计树立了新的标准。