Transceptores en el campo de los FPGA: ¿cuándo y por qué los usaremos?

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Recientemente me estoy introduciendo en el campo del diseño y desarrollo de FPGA, y últimamente me he enterado de que escucho mucho sobre los transceptores. Intenté buscar en la red algunas respuestas sobre estos componentes y conocer su función en el mundo de los FPGA, pero no pude encontrar mucha información, pero sí algunos artículos relacionados con las comunicaciones serie y los Ser / Des ...

Quería preguntarme por qué, cuándo y, lo que es más importante, ¿cómo usaré los transceptores en los FPGA? ¿Cuáles son sus alternativas (si existen)? ¿Hay algún tipo de regla para el uso de los transceptores? ¿Y cómo puedo "aprovechar" todo lo que se transmite bien para mi beneficio?

    
pregunta Itamar

1 respuesta

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Necesitas usar un transceptor cuando quieras sacar señales de alta velocidad desde el interior del FPGA y la interfaz con el mundo real.

Los ejemplos típicos son comunicarse con otras partes de alta velocidad en la misma placa (por ejemplo, otra FPGA o ADC) o con la interfaz fuera de la placa (por ejemplo, mediante PCI, HDMI o Ethernet).

Para enviar estas señales de alta velocidad correctamente hay una serie de consideraciones de codificación y eléctricas. Tal vez sea necesario eliminar el sesgo de DC, por ejemplo, utilizando alguna forma de codificación de símbolos (por ejemplo, 8b / 10b ). Tal vez el canal de comunicación utiliza pares diferenciales para enviar datos de alta velocidad con precisión a través de un cable. Los fabricantes de FPGA incorporan transceptores flexibles para hacer este trabajo, lo que le ahorra el esfuerzo.

Por ejemplo, Spartan 6 LXT contiene lo que llama Xilinx un "3.2 Gbps GTP transceptor". Su literatura dice:

  
  • Implementar protocolos seriales a la potencia más baja
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  • Los dispositivos contienen hasta 8 circuitos de transceptor gigabit
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  • Rendimiento de hasta 3.2Gbps
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  • Interfaces de alta velocidad: Serial ATA, Aurora, 1G Ethernet, PCI Express, OBSAI, CPRI, EPON, GPON, DisplayPort y XAUI
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  • Menor consumo de energía: < 150mW (típico) a 3.2Gbps
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Eso es un montón de interfaces de alta velocidad que pueden lograrse utilizando los transceptores.

Usted podría implementar mucho de esto por su cuenta y en FPGA más antiguos / pequeños / más baratos, esta es a menudo la única manera. Sin embargo, pronto se encontrará con problemas para diseñar la lógica que funcionará lo suficientemente rápido para mantenerse al día y requerirá una gran cantidad de componentes externos para la interfaz eléctrica.

Desafortunadamente, con muchas interfaces modernas, los pines de E / S FPGA normales simplemente no funcionan lo suficientemente rápido para alcanzar las altas tasas de datos requeridas.

En resumen, los beneficios de los transceptores internos son:

  • Los mecanismos de codificación no ocupan recursos FPGA y pueden ejecutarse a una velocidad alta garantizada (no es necesario comprometer otras partes de su diseño para mantener las restricciones de tiempo).
  • Las interfaces eléctricas se manejan con partes mínimas externas.
  • La implementación de interfaces extremadamente complicadas (por ejemplo, PCI Express) se realiza por usted y (si corresponde) está certificada.
  • El silicio dedicado usará (probablemente) una potencia menor que otros bloques dentro del FPGA.

Las desventajas incluyen:

  • Está limitado a una pequeña cantidad de interfaces externas específicas. Sin embargo, los FPGA más modernos son lo suficientemente flexibles y hay una serie de interfaces de alta velocidad que se están volviendo comunes.
  • Los FPGA con potentes transceptores probablemente costarán más en comparación con las partes sin.
respondido por el David

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