一，前言

在FPGA - Xilinx系列高速收發器---GTX中詳細介紹了GTX的基礎知識，以及IP核的調用，下面將補充一下GTX在使用中的高速串行數據流在接收和發送時的控制與對齊（K碼），以及高速接口GTX，如果GTX建鏈建不起來，Vivado自帶的調試工具誤碼率測試（Integrated Bit Error Ratio Tester，IBERT）核的使用。

---

二，Comma碼（K碼）

????????高速串行數據流在接收端需要重新串并轉換成多個字節的并行數據，如何有效的識別32bit數據邊界？這就需要一個特殊的序列，即為Comma碼（K碼）。在任意數據組合中，Comma碼只作為控制字符出現，在數據負荷部分不會出現，所以使用comma碼字符只是幀的開始和結束標志，或者修正和數據流對齊的控制字符。

????????K碼是一個集合，D碼用來傳數據字符，K碼用來傳控制字符，所有和數據本身無關的通道控制功能都是由K碼來完成的。
????????常見的 K 碼為 K28.5，換成十六進制就是 0xBC。
????????使用 GT 收發器時,K碼主要起到兩個作用:??①K碼對齊(comma alignment)? ②)幀對齊(word alignment)

????????K碼對齊(comma alignment)
????????定義:接收端通過K碼，將連續1bit 的數據串行數據分割成有效的字節數據，也就是將有效數據從連續的 0、1中間恢復出來。K 碼對齊是 GT IP 核自動完成的。

? ? ? ? 看下面例子（aabbcc可以看作為幀頭，bc為K碼）

????????? ? ?

? ? ? ? 但是在實際傳輸中可能出現了字節偏移，如下圖：

? ? ? ?? ? ??

? ? ? ? 對于用戶端就得設計幀對齊，即通過判斷charisk的值，來判斷是否發生了字節偏移 ，如果發生了偏移 就進行移位操作，如下圖：?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

---

三，IBERT核

1，概述

????????IBERT（集成誤碼率測試儀）是xilinx為7系列FPGA?GTX收發器設計的，用于評估和監控GTX收發器。IBERT包括在FPGA邏輯中實現的模式生成器和檢查器，以及對端口的訪問和GTX收發器的動態重新配置端口屬性，還包括通信邏輯，以允許設計在運行時通過JTAG進行訪問。

????????IBERT工具用于對Xilinx?FPGA芯片的高速串行收發器進行板級硬件測試。通過IBERT可以獲取誤碼率，觀察眼圖，調節串行收發器的參數，從而有助于判斷可能存在的問題，便于驗證硬件的穩定性和信號完整性。

2，測試原理

????????IBERT中的BERT是Bit Error Ratio Test的縮寫，指比特出錯概率測試，簡而言之就是誤碼率測試。Vivado中IBERT工具的測試原理是通過收發器由外部回環進行自收自發而實現。就是將同一組收發器的TX和RX進行短接，TX發送端通過發送某種特定序列的數據流，在RX接收端接收后，通過比對發送和接收的數據，從而得出接收端誤碼的統計值。

????????GTX接收和發送方向均由PMA和PCS兩部分組成，PCS提供豐富的物理編碼層特性，如8b10b編碼、時鐘校準等功能，PMA部分為模擬電路，提供高性能的串行接口特性，如預加重、均衡等功能。GTX同時還提供動態配置接口，用于動態的修改GTX的配置。

?????????IBERT 工具的環回模式有:

????????近端PCS環回測試（路徑①），數據流僅通過近端GTX的PCS部分，可用于驗證近端GTX中PCS收發雙向的設置；

????????近端PMA環回測試（路徑②)，數據流通過近端GTX的PCS、PMA,可用于驗證近端GTX收發雙向的設置；

????????遠端PMA環回測試（路徑③），數據流通過近端GTX的PCS和PMA，遠端的GTX的PMA部分，通過兩個GTX之間的物理連線，驗證兩個GTX之間物理聯系的可靠性，以及驗證兩個GTX的PMA部分設置的正確性；

????????遠端PCS環回測試（路徑④）驗證近端收發器和遠端收發器的通信狀況；以及None無環回模式即通過外部連接發送和接收。

????????遠端PCS或PMA環回測試時板卡下載IBERT核生成的bit文件，通過兩個通道上的Tx和Rx接口互相連接，其中一個通道上的模式設置為Far_End_PMA或Far_End_PCS模式，另一個通道設置為默認的None模式并監測誤碼率。

????????Vivado中IBERT默認模式為None模式，收發器通過外部連線由外部環回進行自收自發而實現。可將同一組收發器的TX和RX進行短接，在RX接收端接收TX發送的數據后，通過比對發送和接收的數據，從而得出接收端誤碼的統計值。

3,IP核配置

（1）創建工程

打開vivado，新建工程后從IP Catalog找到IBERT并雙擊打開；

（2）第一頁配置

IBERT測試協議選擇Custom1，GTX參考時鐘選擇頻率為125MHz，在配置的過程中，Refclk可選的頻率是由LineRate決定，由于在板卡上Refclk已固定為125MHz，因此測試所選擇的線速應支持125MHz的參考時鐘。

（3）?第二頁配置

（4）?第三頁配置?

（5）第四頁總結??

（6）打開例程

創建完成后打開官方例程

（7）生成比特流-燒錄

（8）測試

在Serial I/O Links窗口創建連接，將同1個GTX中同一個通道的TX和RX建立link。（也可以選擇auto-detectlinks）

進行近端環回

?選擇????????MGT_X0Y0/TX? ?????????MGT_X0Y0/RX

????????????????MGT_X0Y1/TX? ? ? ?????MGT_X0Y1/RX

在serial I/O link最右端的loopback mode選擇近端PCS（或PMA）環回模式，在改變模式時可能會出現誤碼，需要點擊reset重新監測。

然后創建眼圖：

可以看到藍色表示正常，紅色表示誤碼

---

遠端環回

改變環回模式后記得復位一下

創建眼圖

---

四、總結

????????通過環回和開環方式進行誤碼率測試，可以識別問題并測定板卡的實際支持速率。IBERT能夠在運行時配置高速串行收發通道的各項參數，提供多種環回模式和測試激勵源，并通過自動掃描測試確定收發的最佳參數。這能夠滿足硬件測試中對高速串行收發通道信號測試的大部分需求，也適用于故障定位等場合。