SPI-4接口的数据处理

　　从图1所示的系统框图中可以看出内部处理是相当复杂的，为了让读者更好地了解接口的设计过程，笔者在框图中划分了内部处理模块，即分为LO接口处理模块、用户FIFO和参数配置3大部分。其中关键的部分是I/O接口处理，它把高速数据在FPGA内部利用Virtex-5器件内部ISERDES、OSERDES和IODELAY资源进行了串并转换和DPA(动态相位对齐)。

　　图1 Xilinx SPL-4解决方案框图

　　(1)Sink Core I/0接口设计

　　对于数据通道，Sink Core的接收数据在FPGA I/O内部通过ISERDES串并转换后，把数据速率降低供内部处理。这样做的目的是降低了FPGA内部系统频率，使时序更加容易满足。而对于状态信｀患通道，把内部处理的数据直接经过LO里的寄存器锁存输出，如图2所示。

　　图2 Sink Core I/O接口

　　(2)Source Core I/O接口设计

　　Source Core的处理是内部已经处理好的数据经过FPGA I/O内部的OSERDES进行并串转换输出。而对于状态信息通道，因为速率比较低，不超过数据通道速率的1/4。所以处理起来比较简单，直接使用FPGA I/O内部的寄存器锁存输出到内部处理即可，如图3所示。

　　图3 Source Core I/O接口

　　(3)DPA功能

　　对于数据对齐来说，由于在SPI-4中允许数据的偏移为±1个BIT，所以除了要做位对齐外，还需要做通道对齐。位对齐就是利用Xilinx Vitex-5器件内部的IODELAY模块用移相状态机在其上面进行移相。多达64级，每级大约75ps，直到采样时钟对齐到数据窗口的中间位置。位对齐的效果如图4所示。

　　图4 位对齐效果

　　通道对齐利用协议指定的Training Pattern作为对齐信息和ISERDES模块中的BITSLIP功能来进行，效果如图5所示。

　　图5 通道对齐前后效果

　　只有完成这两个对齐过程，接收端的输入数据才真正被处理完毕，这时数据就可以直接供给内部做协议处理。

　　(4)用户FIFO

　　该FIFO用于与用户逻辑连接的，其原理是把内部协议处理后的数据写入FIFO，然后读出FIFO的数据作为后级的用户逻辑使用。有机地隔离了用户逻辑和用户FIFO，使用户逻辑的设计更加清晰和容易。

　　(5)参数配置

　　该模块主要做参数配置作用，用来配置支持的端口数、发送包长、遍历长度及连续的DIP4和DIP2有效数目等。