SRIO DRP动态速率配置说明(详细讲解)

一、SRIO IP时钟结构

1、时钟内部结构

2、时钟直接的关系

3、时钟计算原理

二、SRIO DRP介绍

1、MMCM DRP配置(xapp888)

2、CPLL DRP配置(ug476)

关于CPLL DRP配置详细介绍：

GTX中CPLL、QPLL DRP动态配置方法（详解）-CSDN博客

关于MMCM DRP配置详细介绍：

MMCM DRP动态配置方法（超详细讲解）-CSDN博客

一、SRIO IP时钟结构

1、时钟内部结构

从下图可以看出IP的时钟结构主要分为3个部分：时钟分频模块、SRIO IP模块和GTX模块。其中主要由时钟分频模块产生时钟输出给SRIO IP模块和GTX模块。

2、时钟直接的关系

时钟分频模块主要产生4个时钟log_clk/cfg_clk 、 phy_clk 、gt_pcs_clk和gt_clk。在SRIO动态速率重配置（DRP）过程中需要log_clk/cfg_clk 、 phy_clk 、gt_pcs_clk和gt_clk和线速率line rate相匹配，时钟与线速率之间的关系如下：

在进行IP配置时，选择Shared Logic in Example Design ,将时钟分频模块放到外部模块，而不放在IP内部，这样方便我们进行时钟的更改。

3、时钟计算原理

从时钟结构中可以看出gt_pcs_clk和RXUSERCLK2/TXUSERCLK2相连，gt_clk和RXUSERCLK/TXUSERCLK相连，refclk与GTREFCLK0相连，refclk由外部时钟引脚经过IBUFDS（差分转单端）后产生，所以sys_clk_p/n需要连接到GTX专用参考时钟引脚上。

关于RXUSERCLK/TXUSERCLK的计算公式如下：

RXUSERCLK2/TXUSERCLK2和RXUSERCLK/TXUSERCLK关系如下：

影响RXUSERCLK/TXUSERCLK和RXUSERCLK2/TXUSERCLK2的几个参数分别为line rate、

Internal Data Width和RX_DATA_WIDTH。

使能8B10B编码时，RX_INT_DATAWIDTH =0时Internal Data Width为20bit；RX_INT_DATAWIDTH =1时Internal Data Width为40bit。

打开IP核里面的模块，可以看到最底层调用了 GTXE2_CHANNEL源语，使用了 GTXE2资源。

可以从模块代码中可以看到关于RX8B10BEN/TX8B10BEN、RX_DATA_WIDTH/TX_DATA_WIDTH、RX_INT_DATAWIDTH/TX_INT_DATAWIDTH的配置。

根据上面的公式和GTX配置的参数我们可以计算出RXUSERCLK/TXUSERCLK和RXUSERCLK2/TXUSERCLK2的值，以线速率1.25G为例：

RXUSERCLK=TXUSERCLK=1250M/20=62.5M;

RXUSERCLK2=TXUSERCLK2=62.5M/2=31.25M。

gt_clk和gt_pcs_clk的时钟分别等于RXUSERCLK/TXUSERCLK和RXUSERCLK2/TXUSERCLK2。下面分析log_clk和phy_clk的时钟计算原理。可以从顶层结构中看出，发送数据流动方向为LOG------>BUF-------->PHY------->GTX，接收数据流动方向为GTX------>PHY-------->BUF------->LOG。

LOG逻辑层主要和用户逻辑接口进行数据交换。逻辑层输入、输出数据位宽为64bit。

BUF缓冲层是对发送和接收的包进行缓冲，另一个作用是处理跨时钟域的问题。缓冲层输入、输出数据位宽也为64bit。

PHY物理层用来处理链路训练（Link Training），初始化（Initialization）和协议（Protocol），物理层接口与高速串行收发器相连。物理层和缓冲层数据交互数据位宽为64bit,物理层与高速串行收发器（GTX）数据交换位宽为32*LW(LW = link width)。

线速率line_rate=1.25G条件下：

链路位宽为X1模式：GTX接口数据位宽为32bit，log和phy数据位宽都为64bit，并且GTX接口数据是在RXUSERCLK2/TXUSERCLK2时钟下进行接收和发送。所以log_clk=phy_clk=TXUSERCLK2/2=15.625M。

链路位宽为X2模式，最大物理层训练链路为X2：GTX接口最大数据位宽为64bit，log和phy数据位宽都为64bit，log_clk=TXUSERCLK2=31.25M。若实际物理层训练链路为x2，GTX接口数据位宽为64bit，phy_clk=TXUSERCLK2=31.25M;若实际物理层训练链路为x1，GTX接口数据位宽为32bit，phy_clk=TXUSERCLK2/2=15.625M。

链路位宽为X4模式，最大物理层训练链路为X4：GTX接口最大数据位宽为128bit，log和phy数据位宽都为64bit，log_clk=TXUSERCLK2 * 2=62.5M。若实际物理层训练链路为x4，GTX接口数据位宽为128bit，phy_clk=TXUSERCLK2*2==62.5M;若实际物理层训练链路为x1，GTX接口数据位宽为32bit，phy_clk=TXUSERCLK2/2=15.625M。

这里为什么逻辑层的时钟log_clk不根据链路位宽变化而变化，而物理层的时钟phy_clk却要根据实际训练链路的宽度而改变。

从顶层结构中可以看出逻辑层LOG和物理层PHY直接有一个缓冲层BUF，而物理层到GTX之间没有缓冲。因为有了缓冲层BUF的原因，逻辑层就没有必要进行降速，可以按照最高速率进行数据传输，数据到了缓冲层BUF中由缓冲层BUF进行控制输出给物理层PHY的速率；物理层则需要根据GTX实际训练链路宽度来调整输出频率，否则会造成数据丢失。缓冲层BUF还具有跨时钟域处理作用，log_clk和phy_clk频率不同时就需要使用该功能。

二、SRIO DRP介绍

SRIO IP进行DRP时，需要进行MMCM DRP和CPLL DRP。MMCM DRP主要配置log_clk/cfg_clk 、 phy_clk 、gt_pcs_clk和gt_clk，CPLL DRP配置线速率Line Rate。配置顺序为先进行MMCM DRP配置，然后进行CPLL DRP配置。在配置过程中需要进行复位，配置完成后取消复位。

从手册提供的速率表中可以看出线速率Line Rate主要有5种：1.25Gb/s，2.5Gb/s，3.125Gb/s，5Gb/s，6.25Gb/s。不同线速率下gt_pcs_clk、gt_clk、phy_clk和log_clk也需要改变。输入参考时钟频率可以选择125M和156.25M。