E5--Aurora 8/10Bip核实现光纤接口通信2023-04-22
1.场景
使用两块开发板A和B，通过光纤接口将在A板上ROM中存储的图片数据转发到B板并显示在B板连接的显示屏上，实现光纤接口通信。 具体场景是，由于A735T片上资源有限，因此ROM IP存储了一张1024*600（LVDS屏幕）分辨率图像的1/16，在发送端添加按键，第一次按键按下，将发送这1/16的数据到接收端，第二次按下，发送的则是每个像素取反后的数据，同时接收端每收到一张图片都会发送一个长达2s的“1“，发送端接收到此数据驱动LED亮2s。接收端使用RAM IP作为数据缓存实时更新来自光口的数据，读出端则是根据LVDS驱动模块产生的数据请求信号读出，最后达到的效果是发送端按一次按键，接收端切换一张图片，发送端led亮持续2s。与链接相比，主要的不同在于，实现光口通信可以有多种方式，例如使用快速GT收发器采用万兆以太网协议通信，使用aurora协议（使用GT ip或本文使用aurora协议）GT ip核实现光口通信是使用GT IP核，本文使用auraro IP核实现光纤通信，本质是一样的，使用的硬件环境、实现的效果，连接的方式都是一样的。但具体的实现方式上略有差别。
2.Auraro简介
Aurora 接口是Xilinx公司提供的开放、免费的点对点的链路层高速串行总线协议，说白了，就是个并行转串行，然后串行信号用xilinx的高速收发器传输，支持全双工模式，如图所示。支持AXI & ACE总线，Aritx-7、Kintex-7、Virtex-7 families、UltraScale器件、UltraScale+器件支持该协议。
其主要的模块图如下，Aurora 8B/10B核的主要功能模块包括：
Lane Logic: 每条lane都包含一个GT，Lane逻辑模块实体驱动每个GT，并初始化每个GT收发器，处理编解码及错误检测等。从宏观角度理解，这也是该协议最本质的特征。
Global Logic: 全局逻辑模块执行通道初始化的绑定和验证阶段。 在运行过程中，模块生成Aurora协议所需的随机空闲字符，并监控所有lane逻辑模块的错误。
RX User Interface: 接收端用户接口使用AXI4-S接口将数据从channel传到用户应用并可进行接收流控功能。
TX User Interface: 发送端用户接口使用AXI4-S接口将数据从用户应用传到channel并进行发送流控功能。标准时钟补偿模块嵌入在核中。这个模块控制时钟补偿(CC)字符的周期性传输。
此外，aurora定义了物理层的电器接口以及链路层数据的封装方式，加入了流控，初始化的机制，保障了更好的总线效率和传输的准确性。
3.AXI时序
Aurora提供了两种接口形式，一种是streaming，另一种是framing，现在列出streaming接口的读写时序，但工程中配置了framing接口。Aurora接口采用AXI总线面向用户侧，AXI4总线写时序图如下所示。
AXI4总线读时序图如下所示
4.关于ip核配置
本例中的配置及其含义已简单说明
IP核的使用通过example design来完成，这是因为例程中将共享逻辑设计完成，使用时只需要修改部分地方即可。
5.源代码修改说明
①support模块输入的初始化差分时钟改为单端时钟init_clk，从时钟ip核出来；
②顶层中的reset信号和GT_reset信号一个是复位ip核，一个是复位GT收发器，这两个信号怎么给需要设计，总归遵循以下要求，如图所示。CHANNEL_UP：置位表示此时对应的channel初始化完成，处于正常工作的状态，lane_up：当对应的Lane初始化完成后，会断言对应的lane_up，根据这两个信号完成复位模块的设计。
Reset信号、gt_reset信号的复位应该至少持续6个时钟周期；
上电初始化时，应该保持高电平，并且gt_reset应该先于reset解复位，并且二者都同步于初始化时钟。
使用过程中做复位操作，应该是reset先于gt_reset至少128个用户时钟，保证在gt_reset复位时，也就是user_clk消失之前，所有的ip进入复位状态，然后gt_reset复位至少持续1sec。
③drpclk由差分改为单端从时钟ip核进入。
④其他ip核端口的设计，power down，高电平有效。当其为高时，GT会进入非工作、低功耗的模式（类似睡眠模式）。我们使用的时候一般直接拉低。此处输入为0。loopback：回环模式，实际使用一般接到0。hard_err：错误表征应信号，主要是硬件类错误。soft_err：错误表征应信号，主要是软件类错误。frame_err：错误表征应信号，主要是帧类错误，可根据实际情况判断将这些信号接到哪里。关于Drp接口除了时钟全部设置为0即可。
⑤设计数据产生模块aurora_tx模块，代码简单清晰，直接参看代码即可。
⑥设计数据接收模块aurora_rx模块，生成有效数据和同步数据信号。代码简单清晰，参看本例工程链接。
⑦关于代码中其他模块的设计，同GT部分。