IBERT (Integrated Bit Error Ratio Tester) 是 Xilinx 公司提供的用于调试 FPGA 芯片内高速串行接口比特误码率性能的工具。随着高速数字系统的发展,高速串行数据被广泛使用,内嵌高速串行接口的 FPGA 也得到大量应用,相应的高速串行信号质量的测试也越来越频繁和重要。
在以往,人们通常使用示波器观察信号波形、眼图、抖动来衡量信号的质量。Xilinx 提供的 IBERT 工具则作为一种高速串行信号测试的辅助工具,使得测试更加便捷。IBERT 的优势在于它不需要占用额外的 I/O 管脚和 PCB 空间,也不会破坏接口信号的完整性,使用起来简单,且价格低廉。
IBERT 的功能涵盖实时调整高速串行接口的多种参数、与系统其他模块通信以及测量多通道误比特率等。它支持所有的高速串行标准,包括 PCIExpress、RapidIO、千兆以太网、XAUI 等。
使用 IBERT 核测试,只需通过 JTAG 接口下载设计并测试硬件,无需额外的管脚和接口,大大缩减了高速串行接口测试场景的建立和调试时间。因此,它是高速串行接口开发中理想的调试工具。
文中所述使用方法基于 Xilinx 的工具 Core Generator 12.4 和 ChipScope Pro Analyzer 12.4 进行描述。使用 IBERT 的操作分为两个阶段。首先是配置 IBERT 核,生成配置文件。具体步骤如下:打开 Core Generator 12.4 工具,新建设计工程,指定待测器件类型、封装、速度等级,生成工程文件。在 IPCatalog 窗口下,双击 IBERT,配置线速率、GTP 位置和参考时钟、系统时钟等 IBERT 核参数,生成可 JTAG 加载的 bit 配置文件。值得注意的是,IBERT 核不同于其他核,它不是插入到用户的设计中去的 ngc 或 edn 文件,而是生成自身的 bit 配置文件。
接下来是将 IBERT 核与ILA 核 (Integrated Logic Analyzer core) 连接到 ICON 核 (Integrated Controller core) 上。IBERT 核自身具备控制、监控以及改变高速串行接口参数的逻辑,并能完成误比特性能测试。需要注意的是,IBERT 核只能作为一个独立的设计,不可在用户设计中例化。不同系列芯片的 IBERT 核在 Core Generator 中的配置也是有所区别的。
在高速串行接口设计中,评估和监控接口比特误码率性能是非常重要的环节。IBERT 的引入极大地方便了 FPGA 设计师进行这一工作,使得硬件开发和调试更加高效。通过使用 IBERT,开发者不仅能够快速诊断问题,还能够通过实时数据调整优化串行接口设计,确保通信的准确性和可靠性。此外,通过 IBERT 进行的测试结果可以帮助工程师评估 FPGA 系统中高速串行接口的健康状况,从而及时进行必要的调整和优化。
在硬件技术领域,FPGA 作为一种可编程逻辑设备,其灵活性和高效性使得它在现代电子系统设计中占据了重要位置。为了充分利用 FPGA 的性能,硬件开发人员不仅需要掌握 FPGA 的基本操作,还需要熟悉各种辅助调试工具。IBERT 正是这类辅助调试工具的代表之一,它为 FPGA 的高速串行接口设计和测试提供了极大的便利。通过 IBERT,硬件开发者可以更容易地捕捉到微小的信号问题,实现对串行数据流的精确控制和监控,从而保障整个系统的稳定运行。
IBERT 在 FPGA 高速串行接口设计和调试中的应用,为硬件开发带来了革命性的进步。它简化了测试流程,减少了开发和调试的时间,降低了硬件验证的成本,是 FPGA 硬件技术领域不可或缺的工具之一。