【免费】Xilinx100Gb以太网中文手册（pg203）

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UltraScale+ Integrated 100G

Ethernet Subsystem v3.1

产品指南

Vivado Design Suite

PG203 2020 年 6 月 24 日

条款中英文版本如有歧义，概以英文文本为准。

Integrated 100G Ethernet v3.1 2

PG203 2020 年 6 月 24 日 china.xilinx.com

IP 相关信息

第 1 章 : 简介

功能特性总结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

许可和订购 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

第 2 章 : 产品规格

典型操作方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

统计数据收集 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

可测试性功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

暂停操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

标准 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

性能和资源使用情况. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

端口描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

属性描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

第 3 章 : 用核设计

时钟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

复位 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

含 GTM 映射的 CMAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

协议描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

PCS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Ethernet MAC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

1588v2 时间戳 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

收发器选择规则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

动态重新配置端口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

第 4 章 : 设计流程步骤

自定义和生成核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

核的约束 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

仿真 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

综合与实现 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

第 5 章 : 设计示例

简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

用户接口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

CORE XCI 顶层端口列表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

操作模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

传输事务流程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

核 DRP 操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

AXI4-Lite 接口实现 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

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Integrated 100G Ethernet v3.1 3

PG203 2020 年 6 月 24 日 china.xilinx.com

RS-FEC Transcode Bypass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

核初始化顺序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

不同模式的用例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

设计示例仿真 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

设计示例的综合和实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

附录 A: 适用于 Integrated 100G Ethernet 的 UltraScale+ 器件 RS-FEC

操作模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

端口 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

时钟与复位 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

使用 RS-FEC 引擎 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

附录 B: UltraScale+ 器件 RX OTN 接口

简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

实现 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

附录 C: 软核 TX OTN 接口

客户端监控 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

软核 TX OTN 接口总线时序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

位排序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

端口描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

附录 D: 自动协商和链路训练

自动协商 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

链路训练 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

端口描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

附录 E: 从 UltraScale 到 UltraScale+ 的 FPGA 增强功能

UltraScale+ Integrated 100G Ethernet IP 中的增强功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

修订 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

附录 F: 升级

附录 G: 调试

在 Xilinx.com 上寻求帮助. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

调试工具 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

仿真调试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

自动协商和链路训练调试. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

硬件调试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

接口调试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

协议调试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

附录 H: 附加资源与法律声明

赛灵思资源 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

Documentation Navigator 与设计中心 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

参考资料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

修订历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

请阅读：重要法律提示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

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Integrated 100G Ethernet v3.1 4

PG203 2020 年 6 月 24 日 china.xilinx.com 产品规格

引言

赛灵思 UltraScale+™ 器件 Integrated 100G Ethernet IP

Subsystem 可提供高性能、低时延 100 Gb/s Ethernet 端口，

支持各种用户自定义和统计数据收集操作。此专用块可提供

100G Ethernet MAC 和 RS-FEC 逻辑，并支持 IEEE 1588-2008

[参照 1] 硬件时间戳。

此 100G Ethernet IP 核可提供下列配置：(CAUI-10)

10x10.3125G、 (CAUI-4) 4x25.78125G、 (100GAUI-2)

2x53.125G 和 (100GAUI-4) 4x26.5625G。此核可在运行时在

CAUI-4 模式与 CAUI-10 模式之间进行切换。此 100G Ethernet

IP 核是根据 IEEE 802.3-2012 标准 [参照 2] 规范而设计的。

功能特性

• 支持 CAUI-10、CAUI-4、100GAUI-2、100GAUI-4，在运

行时可在 CAUI-4 模式与 CAUI-10 模式之间进行切换

•512 位分段式局部总线 (LBUS) 用户接口/AXI4-Stream

(AXIS) 用户接口，频率上限高达 322 MHz

• 可连接至 CAUI-10 通道串行收发器的 32 位接口，可连接

至 CAUI-4/100GAUI-4 通道串行收发器的 80 位接口，以

及可连接至 100GAUI-2 通道的串行收发器的 160 位接口

• 位于入口和出口处（完整 80 位）的 IEEE 1588-2008

[参照 1] 单步和双步硬件时间戳

• 暂停帧处理，包括基于优先级的流程控制（遵循 IEEE

802.3-2012 标准附录 31 [参照 2]

• 适用于 CAUI-4 模式的可选付费自动协商和链路训练功能

• 适用于 CAUI-4 模式和运行时可切换 CAUI-4 模式的可选

内置 RS-FEC 块（遵循 802.3bj-2014 第 91 条）

• 接收端 OTN 接口

• 可选软核 TX OTN 接口支持

IP 相关信息

LogiCORE IP 相关信息表

核相关信息

支持的器件系列

(1)

UltraScale+

支持的用户接口分段式 LBUS， AXI4-Stream

资源性能和资源使用情况网页

随核提供

设计文件

Verilog

设计示例

Verilog

测试激励文件

Verilog

约束文件赛灵思设计约束 (XDC)

仿真模型

Verilog

支持的

S/W 驱动

不适用

经过测试的设计流程

(2)

设计输入

Vivado® Design Suite

仿真

如需了解有关受支持的仿真器的信息，请参阅

《Vivado Design Suite 用户指南：版本说明、

安装和许可》。

综合 Vivado 综合

支持

版本说明和已知问

题

赛灵思答复记录

67395

所有 Vivado IP 变更

日志

Vivado IP 变更主日志：72775

赛灵思支持网页

注释：

1. 如需获取受支持的器件的完整列表，请参阅 Vivado IP 目录。

2. 如需获取受支持的工具版本，请参阅

《Vivado Design Suite 用户指南：版本说明、安装和许可》。

LogiCORE IP 相关信息表

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Integrated 100G Ethernet v3.1 5

PG203 2020 年 6 月 24 日 china.xilinx.com

第 1 章

简介

本产品指南描述了赛灵思 UltraScale+™ 器件 Integrated 100G Ethernet Subsystem 的功能和操作，包括如何对其进行设

计、自定义和实现。

该核是遵循 IEEE 802.3-2012 标准 [参照 2] 规范而设计的，并提供了 IEEE 1588-2008 [参照 1] 硬件时间戳选项。该核用

于例化 UltraScale+ 器件 Integrated Block for 100G Ethernet。该核可简化设计进程并缩短上市时间。

虽然该核为经过完全验证的解决方案，但完整设计的实现仍取决于应用的配置和功能。请参阅第 2 章"产品规格"，以

获取有关该核的详细信息。

建议：为实现最佳结果，建议用户最好具备先前使用赛灵思实现设计工具和约束文件来构建高性能的流水线式 FPGA

设计的经验。

重要提示：CAUI-4 和可切换 CAUI-10/CAUI-4/100GAUI-4 需使用 GTY 收发器。 100GAUI-2 模式配置需使用 GTM 收发

器。

功能特性总结

该核的功能特性总结如下：

• IEEE 1588-2008 [参照 1] 单步和双步硬件时间戳，具备透明时钟和普通时钟支持

• 可选发射端 OTN 接口（在结构逻辑中实现）

• 动态和静态去歪斜支持

• 20 条 PCS 通道 (PCSL)，适用于 100G Ethernet IP 核

•GTY、 GTH 或 GTM 收发器（用于 UltraScale+ 器件）

•PCS 通道标记成帧和解帧，包括每个 PCS 通道的重排序

• 链路状态和对齐监控报告

• 64B/66B 解码和编码（遵循 IEEE 802.3-2012 标准第 82 条 [参照 2] 中的定义）

• 使用 x

+ x

+ 1 多项式进行扰码和解扰

• 包间隔 (IPG) 插入和删除（遵循 IEEE 802.3-2012 标准第 82 条 [参照 2] 的要求）

• 在发射方向上可执行可选帧校验序列 (FCS) 计算和添加操作

• 可编程包间隔

• 支持自定义前导码

• 在接收方向上可执行 FCS 校验和可选 FCS 移除操作

• 支持 802.3x 和基于优先级的暂停操作

• 用于核的动态重配置的 DRP 接口

• 收集详细统计数据

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