賽靈思中國SystemIO專家FAE 楊寧
FPGA SERDES的應用需要考慮到板級硬件，SERDES參數(shù)和使用，應用協(xié)議等方面。由于這種復雜性，SERDES的調(diào)試工作對很多工程師來說是一個挑戰(zhàn)。本文將描述SERDES的一般調(diào)試方法，便于工程師準確快速定位和解決問題。
1. 硬件檢測
硬件檢測可以分為原理圖/PCB檢查和板上硬件檢查。這一部分的工作相對簡單，但是很多時候問題是由這些看起來很不起眼的地方導致的。
a) 原理圖/PCB檢查
根據(jù)SERDES應用手冊要求檢查原理圖和PCB設計。例如對于Xilinx 7系列GTX/GTH SERDES，可以參考UG476的Board Design Guidelines檢查原理圖和PCB設計。
b) 板上硬件檢查
使用示波器/萬用表等儀器設備實際測量板上硬件，確認提供給SERDES的工作環(huán)境正常。
i. 檢查電源的電壓/精度/紋波/上電順序是否符合數(shù)據(jù)手冊的要求。例如對于Xilinx 7系列GTX SERDES，需要對照DS182檢查。
ii. 檢查SERDES參考時鐘頻率/擺幅是否符合數(shù)據(jù)手冊的要求，以及參考時鐘的管腳位置是否正確。
iii. 物理通道的檢查，例如確認AC耦合電容的容值是否正確，光模塊是否兼容，焊接是否正常。
2. 使用IBERT
IBERT是一個強有力的調(diào)試工具，可以用于調(diào)整參數(shù)設置和確認系統(tǒng)余量，也可以用于故障現(xiàn)象判斷。IBERT在CORE generator里產(chǎn)生工程和BIT文件。將BIT文件下載到FPGA后，使用ChipScope Analyzer連接到FPGA上，就會出現(xiàn)IBERT的GUI調(diào)試界面。
a) 檢查PLL是否LOCK，如果沒有，需要檢查時鐘和電源。比如時鐘頻率是否正確，SERDES是否選擇了正確的時鐘源。
b) 將SERDES的TX和RX設為相同的數(shù)據(jù)pattern，例如PRBS-31。設置SERDES為Near-end PMA模式。如果這一步不能工作，檢查TX/RX極性是否反轉(zhuǎn)；檢查TXUSRCLK/TXUSRCLK2/RXUSRCLK/RXUSRCLK2上的時鐘頻率是否正常。通過這一步保證SERDES內(nèi)部工作正常。
c) 將SERDES設置為Far-end PMA和Far-end PCS模式，確認遠端設備的SERDES是否收發(fā)正常。通過這一步排除和時鐘OFFSET相關的問題。
d) 如果這些步驟工作正常，但是誤碼率很高，有可能是參數(shù)設置有問題。需要通過調(diào)整TX/RX的參數(shù)設置來解決。也可以通過EYE SCAN功能來得到最佳設置和判斷系統(tǒng)余量。
3. 通用的調(diào)試步驟
通常會使用一定的調(diào)試步驟來定位問題，避免重復工作。一開始，一般不進行整個工程的測試，而是基于SERDES的Wrappers工程，以方便定位問題。一般可以使用CORE generator里的Transceivers Wizard產(chǎn)生的Example Design。在Core generator里產(chǎn)生Transceivers Wizard的Example Design后，會輸出源文件和scripts。利用scripts可以直接產(chǎn)生運行結果。Example Design里的數(shù)據(jù)產(chǎn)生和檢測都是基于BRAM，可以很方便的修改數(shù)據(jù)。在工程里面，Chipscope VIOs and ILAs必須被加入到工程里面，進行控制和調(diào)試分析。
a) 進行Near-end PCS測試。
i. 啟動SERDES復位（VIO）。
ii. 確認復位結束(VIO)。
iii. 檢查SERDES狀態(tài)信號（VIO）。
iv. 使用計數(shù)器確認時鐘頻率（VIO）。
b) 進行Near-end PMA測試。
i. 確認CDR工作正常，檢測CDR產(chǎn)生的恢復時鐘（VIO）。
ii. Comma alignment和8B/10B狀態(tài)檢查（ILA）。
c) 正常操作檢測
i. 確認clock correction電路狀態(tài)（ILA）。
ii. 確認Channel bonding電路狀態(tài)（ILA）。
iii. 鏈路通訊檢查（ILA和VIO）。