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Stratix器件中的差分和单端I/O标准

已有 2020 次阅读| 2009-3-26 09:23 |个人分类:FPGA设计

Stratix™器件支持各种差分和单端标准，易于同背板、主处理器、总线、存储器件和3D图形控制器相连接。Stratix器件系列为设计者提供了多达116个高速差分I/O通道，其中多达80个通道为840Mbps的操作进行了优化。每个I/O通道都包括专用串行/解串器（SERDES）电路，便于实现高速接口标准如POS-PHY Level 4 (SPI-4 Phase 2)、SFI-4、FlexBus Level 4、HyperTransport™、RapidIO、10Gbit以太网（XSBI）和UTOPIA Level 4，见表1。对高速I/O接口和高带宽协议的支持使得Stratix器件成为理想的桥接方案，可用于系统各部分的接口。

表1. Stratix支持的 I/O标准
特性	单端I/O标准	差分I/O标准	外部存储接口
电气标准	LVTTL LVCMOS SSTL HSTL GTL+ CTT AGP	LVDS LVPECL PCML HyperTransport	SSTL-2, SSTL-3, SSTL-18 HSTL Class I & II Differential SSTL Differential HSTL
专用电路	Terminator™技术 - 串行匹配 - 并行匹配 PCI钳位二极管	True-LVDS™电路 - 专用SERDES电路 - 差分I/O缓冲 - 数据重对齐	专用DDR电路 - 专用DQS电路 - DDR时序电路 - 多个I/O寄存器
相关IP核和参考设计	PCI-X 32-/64-Bit PCI CSIX DMA控制器	POS-PHY Level 4 (SPI-4 Phase2) Flexbus Level 4 HyperTransport RapidIO 10Gbit以太网（XSBI） Utopia Level 4	DDR SDRAM 控制器 SDR SDRAM 控制器 DDR FCRAM 控制器 QDR SRAM 控制器 ZBT SRAM 控制器

使用专用电路满足高性能规范

Stratix器件具有专用电路，满足高速接口标准苛刻的时序要求，实现很高的性能。Stratix器件中的True-LVDS™功能具有SERDES电路、差分I/O缓冲、数据重对齐电路和锁相环PLL，进行快速和准确的数据传送。数据重对齐电路紧靠着高速I/O缓冲，对齐每个通道上数据字节的边界。数据重对齐功能提供了便捷的通道间以及单个Stratix器件连接的不同器件间的数据同步。片内PLLs在每个I/O组上有多个时钟域，提供了灵活的定时，满足苛刻的实现规范如TCCS、RSKM和SW参数。PLL也接受频率高达645MHz的输入时钟，它支持高速接口标准如SFI-4和XSBI。有关详细情况，请参考Stratix器件手册中使用Stratix中的高速差分I/O接口章节。

差分I/O标准

Stratix器件具有True-LVDS特性，支持LVDS、LVPECL、PCML和HyperTransport差分I/O标准。这些差分I/O标准因其具有更高的性能、更佳的噪声容限、更低的电磁干扰（EMI）和更低的功耗而更加常用。另外，这些差分I/O标准支持高速接口标准所需的大数据吞吐量，如POS-PHY Level（SPI-4）、SFI-4、XSBI、UTOPIA Level 4和RapidIO。表2总结出了Stratix器件支持的差分I/O标准、性能指标和应用。

表2. Stratix器件差分I/O标准性能
I/O标准	性能指标	典型应用
LVPECL	840 Mbps	通用
PCML	840 Mbps	背板
LVDS	840 Mbps	背板
HyperTransport	800 Mbps	主处理器
Differential HSTL	200 MHz	存储器
Differential SSTL	200 MHz	存储器

表2注释：

这些I/O标准只适用于时钟信号

单端I/O标准

Stratix器件支持诸如LVTTL、LVCMOS、SSTL、HSTL、GTL、GTL+、PCI-X、AGP和CTT等单端I/O标准和电路板上其它器件接口。单端系统比差分I/O标准提供更大的电流驱动能力，在连接高级存储器件如DDR SDRAM和ZBT SRAM器件时非常重要。表3罗列了Stratix器件支持的单端I/O标准。

表3. Stratix器件支持的单端I/O标准
I/O标准	性能指标	典型应用
3.3-V/2.5-V/1.8-V LVTTL	250 MHz	通用
3.3-V/2.5-V/1.8-V/1.5-V LVCMOS	250 MHz	通用
3.3-V/2.5-V GTL	100 MHz	背板
3.3-V/2.5-V GTL+	200 MHz	背板
SSTL-3 Class I & II	166 MHz	SDRAM
SSTL-2 Class I & II	200 MHz	DDR I SDRAM
SSTL-18 Class I & II	200 MHz	DDR II SDRAM
1.5-V HSTL I & II	250 MHz	存储器和交换网
3.3-V PCI	66 MHz	PC和嵌入式系统
3.3-V PCI-X	133 MHz	PC和嵌入式系统
Compact PCI	66 MHz	PC和嵌入式系统
3.3-V/1.5-V 1x AGP	66 MHz	3-D图形
3.3-V/1.5-V 2x AGP	133 MHz	3-D图形
CTT	250 MHz	背板