在IT行业，尤其是在硬件开发领域，光纤通信是一项重要的技术，它让高速、长距离的数据传输成为可能。本文介绍的“GTX光纤通信测试例程”是针对使用Xilinx Kintex-7系列FPGA芯片的高速串行数据通信技术，重点在于利用GTX（Gigabit Transceiver）技术实现的光纤数据传输和眼图测试。
我们来了解GTX技术。GTX是Xilinx公司Kintex-7系列FPGA中集成的串行高速收发器，其作用是实现高速串行数据通信。GTX支持多种高速接口和协议，如PCIe 1.1/2.0/3.0、万兆以太网、OC-48、串行RapidIO和SATA等。在AX7325开发板上，FPGA的GTX收发器的8个通道中有4个连接到了SFP（Small Form-factor Pluggable）光模块接口，另外4个连接到QSFP（Quad SFP）光模块接口，用户通过外购SFP光模块，即可利用光纤实现数据传输。
GTX收发器工作时，将用户逻辑数据首先进行8B/10B编码，然后存储在发送缓存区中。在这里，GTX内部的PMA（物理媒介适配层）和PCS（物理编码子层）两个子层独立工作，分别负责传输数据的物理适配和编码。PMA子层包含后加重、接收均衡、时钟发生器及时钟恢复等电路，而PCS子层则包含了高速串并转换、编解码、缓冲区、通道绑定和时钟修正等电路。
数据从用户逻辑发出后，首先进入的是8B/10B编码器，之后会经过一个发送缓存区。这个缓存区主要解决PMA子层和PCS子层两个时钟域的时钟速率匹配和相位差异问题。发送端的功能最终是在GTXE2_CHANNEL的TX部分完成，这里数据会被转换成高速串行信号。在接收端，数据的处理是发送端处理的逆过程，从串行信号转换回并行数据。接收端的弹性缓冲区具有时钟纠正和通道绑定功能，这是因为在高速数据传输中，时钟同步和数据完整性是非常重要的。
此外，GTX模块具有四组参考时钟，每组包含两个差分参考时钟输入管脚（MGTREFCLK）。这些参考时钟用于时钟发生器，以确保数据同步传输。
在数据传输过程中，眼图是一个重要的测试项目。眼图是评估高速串行链路信号质量的图形化工具，它能够直观地显示信号波形的质量和时序特性。通过测试眼图，工程师可以判断信号是否可能出现数据错误，以及在多大程度上可以容忍噪声和信号失真。在实验中，通过观察眼图可以进行必要的调整，比如进行预加重或后加重操作，来改善信号质量和链路性能。
在本例程中，通过光纤连接实现光模块之间的数据收发，不仅需要正确配置FPGA内部的GTX模块，还要正确地将光模块与FPGA上的GTX收发器通道连接。这样的连接通常要求光模块的型号与GTX收发器支持的接口匹配。在实验中，一旦连接建立，就可以使用示波器等测试设备来观察和分析眼图，进而评估整个通信链路的质量。
总结而言，光纤通信测试例程涵盖了从数据发送的编码、缓存、串行转换到通过光纤链路的数据传输，再到数据接收端的处理过程。通过眼图测试，工程师可以验证和保证高速串行通信链路的数据传输质量和性能。这类测试例程对于光纤通信和高速接口设备的设计与调试尤为重要，是通信系统稳定性与可靠性的关键所在。
