高速信號傳輸過程中，并行傳輸因為線路同步難，抗干擾性差等缺點逐漸被串行技術取代；通過提高傳輸速率的方法，串行傳輸也可以實現很高的傳輸速度。

但是，在內部處理信號時，數據信號往往是多bit信號，而傳輸過程中需要用到單bit串行傳輸技術，所以，中間需要有一個轉換器，實現并串轉換，這就需要用到SERDES技術。

從Virtes-4系列FPGA開始，Xilinx公司的FPGA支持LVDS電平和內置的SERDES原語，所以本文適用Virtes-4及后續系列FPGA。

本文將介紹ISERDES的IP核生成，ISERDES原語介紹，Bitslip使用以及最終的仿真結果。

這次我們可以使用IP核簡化ISERDES原語的配置，找到SelectIO IP核的配置，然后使用簡化設置，如下：

數據總線設置

簡單來說，

• Interface Template：接口模板，本次數據傳輸并不符合預設的協議，所以選擇Custom

• Data BUS Direction：接收數據-> input

• Data Rate: 數據總線是SDR還是DDR，

• Serialization Factor: 串化因子，也就是需要把串行信號轉換成多少bit的并行數據；

  SDR Rate：可設為2,3,4,5,6,7,8； DDR Rate：可設為4,6,8,10,14；

• External Data Width: 外部輸入數據的位寬，默認設1

• I/O signaling:設置差分還是單端以及IO電壓標準

時鐘設置

簡單來說，

• Clock Signaling：時鐘信號是差分還是單端以及IO電壓標準
• Clock Strategy： External Clock：IP核內部產生并行時鐘 Internal Clock：IP核需要手動輸入并行時鐘 在xilinx的UG471文檔的P152中，提到了ISERDES的時鐘要求，可以說是要求串行鐘和并行鐘要求相位對齊，需要注意

數據和延時設置

數據延時部分，這個地方先不做設置。

Summary

生成IP核之后，可以找到IP核最底層的verilog文件，它的內部實現的核心部分是ISERDES2，為此我們需要知道ISERDES2的參數內容；

ISERDES2的屬性中，重點關注的是以下幾個：

• DATA_RATE: 數據速率還是SDR還是DDR
• DATA_WIDTH：參考上面數據總線設置的內容
• INTERFACE_TYPE：接口類型，默認使用"NETWORKING"
• NUM_CE: 時鐘使能數量，默認使用2
• SERDES_MODE：當使用級聯ISERDES時，數據從Master ISERDES輸入，使用一個ISERDES設為"MASTER"，兩個ISERDES級聯使用，另一個為"SLAVE"；詳細可見下面講到級聯時的內容

其他的屬性可以保持默認

UG471 Figure 3-2

ISERDES2重要端口設置：

• Q1-Q8: 數據輸出；注意當級聯時，"SLAVE" ISERDES的Q3-Q8為并行數據的第8-13位；
• SHIFTOUT：級聯時使用，詳見下文
• SHIFTIN：級聯時使用，詳見下文
• D：從IOB來的數據
• DDLY：從Idelay2來的數據，D端口從輸入引腳接入后沒經過處理，DDLY經過Idelay2處理；
• CLK，CLKB：串行時鐘，快鐘，CLKB是CLK取反處理
• CE1，CE2：快慢鐘的使能
• RST：原語復位，高復位
• CLKDIV：并行鐘，慢鐘
• BITSLIP：bit移位功能，詳見下文

時鐘部分說明：

SDR下：假設接收的串行數據時鐘為256MHz，解串因子為8，則CLKDIV為32MHz；

CLKDIV = CLK/DATA_WIDTH

DDR: CLKDIV = 2 * CLK/DATA_WIDTH

注意CLK和CLKDIV要相位對齊；

在NETWORKING模式下，ISERDES輸出要晚于輸入2個CLKDIV周期；

BITSLIP功能說明：

數據串轉并的過程中，如果沒有確定好數據邊界，解串的數據也不是正確的，這個時候就需要使用BITSLIP功能：

在SDR和DDR下，bitslip移位的位數并不一樣：

UG471 Figure 3-11

SDR下，一個bitslip脈沖使數據左移一位；DDR下，一個bitslip脈沖使數據右移一位或左移三位；

BITSLIP時序 UG471 Figure 3-12

可以從上圖看出，BITSLIP在CLKDIV時鐘下，一個完整的脈沖可以使輸出數據產生相應的變化；

所以在某些傳輸過程中，可以先開始傳輸預設值，等待接收方調整Idelay和BITSLIP解出正確的預設值后，開始傳輸真正的數據。

ISERDES級聯使用：

SDR Rate下，一個ISERDES能夠解串的最大數據寬度為8；在某些ADC中，其并行數據寬度大于8位，這個時候可以使用上ISERDES的級聯功能：

級聯示意圖 UG471 Figure 3-8

1. 首先 設置一個ISERDES的SERDES_MODE屬性為"MASTER"，另一個為"SLAVE"；
2. 設置"MASTER"和"SLAVE" ISERDES2的DATA_WIDTH數據寬度為同一個數（10或14）；
3. 將"MASTER"的SHIFTOUT1,2連接至"SLAVE"的SHIFTIN1,2

DATA_WIDTH為10時，"SLAVE"的Q3-4為第8-9位；DATA_WIDTH為14時，"SLAVE"的Q3-8為第8-13位。

仿真結果：

找到預設值才開始傳輸真正的數據

注意，獨立使用VCS，VERDI仿真ISERDES時，需要使用某些設置才能仿真成功

總結：

1. ISERDES2可以使用SelectIO IP核設置簡化原語設置流程； 但ISERDES2原語設置會更加精細
2. BITSLIP功能很有用，需要用它找到數據的正確邊界