MICROCHIP AC480 Fpga Sfp Module PolarFire

ຂໍ້ມູນຈໍາເພາະ:

• ຊື່ຜະລິດຕະພັນ: AC480 Application Note PolarFire FPGA SFP+ Module
• ຜູ້ຜະລິດ: ໄມໂຄຣເຊມິ
• ສໍານັກງານໃຫຍ່: One Enterprise, Aliso Viejo, CA 92656 USA
• ຕິດຕໍ່:
  • ພາຍໃນສະຫະລັດ: +1 800-713-4113
  • ຢູ່ນອກສະຫະລັດ: +1 949-380-6100
  • ການຂາຍ: +1 949-380-6136
  • ແຟັກ: +1 949-215-4996
  • ອີເມວ: sales.support@microsemi.com
  • Webເວັບໄຊ: www.microsemi.com

ຄໍາແນະນໍາການນໍາໃຊ້ຜະລິດຕະພັນ

PolarFire FPGA SFP+ ໂມດູນ
ໂມດູນ PolarFire FPGA SFP+ ຖືກອອກແບບເພື່ອສະຫນອງຄວາມສາມາດໃນການສື່ສານຂໍ້ມູນຄວາມໄວສູງ.

Block Diagram ຂອງໂມດູນ SFP+
ແຜນວາດບລັອກສະແດງໃຫ້ເຫັນອົງປະກອບພາຍໃນ ແລະການເຊື່ອມຕໍ່ຂອງໂມດູນ SFP+.

ຂະໜາດໂມດູນ SFP+
ອ້າງອີງເຖິງຂະໜາດທີ່ສະໜອງໃຫ້ເພື່ອຄວາມເໝາະສົມ ແລະການເຊື່ອມໂຍງຂອງໂມດູນ SFP+.

ປະຫວັດການແກ້ໄຂ
ປະຫວັດການດັດແກ້ອະທິບາຍການປ່ຽນແປງທີ່ໄດ້ປະຕິບັດໃນເອກະສານ. ການ​ປ່ຽນ​ແປງ​ແມ່ນ​ໄດ້​ລະ​ບຸ​ໄວ້​ໂດຍ​ການ​ປັບ​ປຸງ​, ເລີ່ມ​ຕົ້ນ​ຈາກ​ການ​ພິມ​ເຜີຍ​ແຜ່​ໃນ​ປັດ​ຈຸ​ບັນ​ຫຼາຍ​ທີ່​ສຸດ​.

ການທົບທວນ 1.0
ການພິມເຜີຍແຜ່ຄັ້ງທໍາອິດຂອງເອກະສານນີ້.

PolarFire FPGA SFP+ ໂມດູນ

ໂມດູນ SFP+ optical 10G ຂອງ Microsemi ແມ່ນໂຊລູຊັ່ນຮັບສັນຍານແສງລະດັບລະບົບທີ່ສ້າງຂຶ້ນດ້ວຍພະລັງງານຕໍ່າສຸດ, ຮູບແບບທີ່ນ້ອຍທີ່ສຸດ, ແລະຄວາມປອດໄພສູງ PolarFire® FPGA.

PolarFire FPGAs ໃຫ້ຄຸນສົມບັດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້ທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກການສື່ສານຂໍ້ມູນ:

• ຮູບແບບປັດໄຈຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ມີຂະຫນາດ 11 mm x 14.5 mm
• ຕົວແປອຸປະກອນລະດັບກາງ (MPF200 FPGA) ປະກອບມີ 192K LEs (DFFs + LUTs)
• advan ພະລັງງານຕ່ໍາtagຕ້ອງການສໍາລັບແອັບພລິເຄຊັນທີ່ອີງໃສ່ SFP/SFP+
• ມີຄວາມປອດໄພສູງ ແລະເຊື່ອຖືໄດ້ດ້ວຍການເຂົ້າລະຫັດໃນແຖວ
• transceivers ປະສິດທິພາບສູງຢູ່ທີ່ 12.7G

ດັ່ງນັ້ນ, ແອັບພລິເຄຊັນສະຫຼາດ SFP/SFP+ ທີ່ອີງໃສ່ PolarFire FPGA ຊ່ວຍປະຫຍັດເວລາໃນການອອກແບບ ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໂດຍບໍ່ມີການປະນີປະນອມປະສິດທິພາບ. ແອັບພລິເຄຊັນ SFP+ ປະມານ Routers, OAM, OLT/ONU, OTN, 1588, SyncE, ແລະ SDN ສາມາດສ້າງໄດ້ໂດຍໃຊ້ PolarFire FPGAs.

ສໍາລັບຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບຄອບຄົວ PolarFire FPGA, ເບິ່ງ PolarFire FPGAs.
ອຸປະກອນ MPF200T-FCSG325 ຖືກໃຊ້ໃນໂມດູນ SFP+. MPF200 ປະກອບມີ 192K LEs (DFFs + LUTs) ແລະມາພ້ອມກັບຮູບແບບປັດໄຈຂະຫນາດ 11 mm × 14.5 mm, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຊຸດອຸປະກອນນີ້ເຫມາະທີ່ສຸດສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ SFP+.

ບັນທຶກຄໍາຮ້ອງສະຫມັກນີ້ອະທິບາຍວິທີການ PolarFire FPGA ສາມາດນໍາໃຊ້ໃນການສ້າງໂມດູນ SFP + ແລະໃຫ້ຄໍາແນະນໍາເພື່ອ:

• ສ້າງໂມດູນ SFP + ໂດຍອີງໃສ່ FPGA ພາຍໃນຮູບແບບຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ໃຫ້.
• ອອກແບບຄວາມສົມບູນຂອງພະລັງງານທີ່ມີປະສິດທິພາບສໍາລັບໂມດູນແລະການອອກແບບຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງສໍາລັບການຕິດຕາມທີ່ມີຄວາມໄວສູງ.

Block Diagram ຂອງໂມດູນ SFP+

ຕົວເລກຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນແຜນຜັງບລັອກຂອງໂມດູນ SFP+.

ໂມດູນ SFP+ ປະກອບມີອົງປະກອບ ແລະບົດບັນຍັດຕໍ່ໄປນີ້:

• PolarFire MPF200T-FCSG325 FPGA
• ວົງຈອນເສີມ PolarFire FPGA ສໍາລັບການເພີ່ມພະລັງງານ
• ວົງຈອນໂມງ ແລະການຂຽນໂປຣແກຣມ
• ຄົນຂັບລົດແຖວ
• ຈຳກັດ ampຜູ້ຊ່ວຍຊີວິດ
• ການ​ສື່​ສານ​ທາງ​ແສງ​:
  • ຜູ້ຮັບ optical sub-assembly (ROSA) ຕ້ອງການສໍາລັບການສື່ສານ optical
  • Transmitter optical sub-assembly (TOSA) ຕ້ອງການສໍາລັບການສື່ສານ optical
• ການຈັດຫາ serial TX/RX ຄວາມໄວສູງອັນໜຶ່ງ ຈະເປັນແບບ PolarFire FPGA ໃຫ້ກັບ Line driver/ampມີຊີວິດຊີວາ
• ສັນຍານແຖບຂ້າງບໍ່ຫຼາຍປານໃດເພື່ອຄວບຄຸມວົງຈອນອື່ນໆ
• ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ຂອບ

ຂະໜາດໂມດູນ SFP+
ຂະຫນາດໂຄງຮ່າງຂອງໂມດູນແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບຕໍ່ໄປນີ້.

ໝາຍເຫດ: ຂະຫນາດທັງຫມົດໃນຮູບແມ່ນເປັນ mm.

ສໍາລັບຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບ SFP+ ຈາກປັດໄຈ, ເບິ່ງຂໍ້ມູນຈໍາເພາະ SFF-8432.

ລາຍລະອຽດການອອກແບບການອ້າງອີງຮາດແວ

ແຜນວາດ FPGA Block
ແຜນວາດຮາດແວຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນສະຖາປັດຕະຍະກຳປົກກະຕິຂອງໂມດູນ SFP+ ທີ່ອີງໃສ່ FPGA.

ລະບຽບການພະລັງງານແລະການບໍລິໂພກ
PolarFire FPGA ຕ້ອງການ core current (VDD) ແລະ transceiver current (VDDA) ຢູ່ 1V0. ສະບັບອື່ນໆtage rails VDD25 ແລະ VDDA25 ຢູ່ 2V5, ແລະ VDD18 ທີ່ 1V8 ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 4, ຫນ້າ 6. ກະແສໄຟຟ້າຫຼັກ (VDD) ແມ່ນຂຶ້ນກັບຂະຫນາດຂອງການອອກແບບທີ່ດໍາເນີນໂຄງການຢູ່ໃນ FPGA.

ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ SFP+ ປົກກະຕິ, ປະຈຸບັນຫຼັກແມ່ນຢູ່ລະຫວ່າງ 1A ຫາ 2A. ມັນແນະນໍາໃຫ້ກວດເບິ່ງການບໍລິໂພກພະລັງງານ (ໃຊ້ Microsemi Power Estimator) ສໍາລັບ rails ທີ່ແຕກຕ່າງກັນກ່ອນທີ່ຈະສະຫຼຸບຕົວເລກພະລັງງານເພາະວ່າມັນອາດຈະແຕກຕ່າງກັນກັບການອອກແບບ. ເຄື່ອງມືຄາດຄະເນພະລັງງານແມ່ນມີຢູ່ https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/136554-polarfire-power-estimator.

ຕາຕະລາງຕໍ່ໄປນີ້ລາຍຊື່ຕົວເກັບປະຈຸ decoupling ແນະນໍາທີ່ຈະນໍາໃຊ້ສໍາລັບອຸປະກອນ PolarFire.

ຕາຕະລາງ 1 • ແນະນໍາ De-coupling Capacitor

ໂຄງການ Transceiver
ຕົວເລກຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວິທີການ transceiver ເຊື່ອມຕໍ່ກັບ edge connector, Laser driver, ແລະ ampວົງຈອນຊີວິດ.

ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 5, ໜ້າທີ 6, ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ແຂບມີການໂຕ້ຕອບກັບ Lane 2 ຂອງບລັອກ PolarFire XCVR, ແລະໄດເວີເລເຊີແລະ ampໜ່ວຍ lifier interfaces ກັບ Lane 0.
ສໍາລັບຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບ PolarFire Transceiver, ເບິ່ງ UG0677: PolarFire FPGA Transceiver User Guide.

ໂມງອ້າງອິງ Transceiver
ເຄື່ອງສັ່ນສະເທືອນ 156.25 MHz ແມ່ນມີຢູ່ໃນໂມດູນເພື່ອສະໜອງໂມງອ້າງອີງໃຫ້ກັບຕົວສົ່ງສັນຍານ PolarFire ທີ່ PIN XCVR_0A_REFCLK. ຜົນຜະລິດ oscillator ແມ່ນ LVDS ມາດຕະຖານ. ສໍາລັບຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບຄຸນລັກສະນະທາງໄຟຟ້າແລະມາດຕະຖານສະຫນັບສະຫນູນຂອງໂມງອ້າງອີງ, ເບິ່ງ DS0141: PolarFire FPGA Datasheet.

ການໂຕ້ຕອບການຂຽນໂປລແກລມ FPGA
PolarFire FPGA ສາມາດຖືກຕັ້ງໂຄງການຜ່ານ SPI. ຈຸດທົດສອບແມ່ນມີໃຫ້ JTAG ສັນຍານພຽງແຕ່ສໍາລັບຈຸດປະສົງ debug. ພາກສ່ວນຕໍ່ໄປນີ້ອະທິບາຍການໂຕ້ຕອບການຂຽນໂປລແກລມ SPI.

1. ການຂຽນໂປລແກລມ SPI
   ໃນໂຄງການ SPI, PolarFire FPGA ໃນໂຄງການໂມດູນ SFP + ຕົວຂອງມັນເອງຈາກ SPI
   Flash. SPI ສະຫນັບສະຫນູນການຂຽນໂປລແກລມໃນແອັບພລິເຄຊັນ (IAP) ແລະການປັບປຸງອັດຕະໂນມັດ. ຕົວເລກຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງການ SPI.

ເພື່ອເປີດໃຊ້ງານການຂຽນໂປລແກລມ IAP, pin FPGA ຕໍ່ໄປນີ້ຕ້ອງຖືກຕັ້ງໃຫ້ສູງ:

• A10 (SC_SPI_ENABLE)
• A9 (SC_IO_CFG_INTERFACE)

ຂໍ້ມູນສະເພາະຂອງ SPI Flash ໃນໂມດູນມີດັ່ງນີ້:

• ຄວາມຫນາແຫນ້ນ: 128 Mb
• ສະບັບtage: 2.7 V ຫາ 3.6 V (S25FL127SABNFI101)
• ຮອງຮັບໂໝດ SPI: ໂໝດ 0 ແລະ 3
• ທະນາຄານອຸທິດຕົນ: 3
  ສໍາລັບຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບການຂຽນໂປຼແກຼມ FPGA, ເບິ່ງ UG0714: PolarFire FPGA Programming User Guide.

ໄດເວີເລເຊີແລະການຈໍາກັດ Ampມີຊີວິດຊີວາ
ໂມດູນປະກອບດ້ວຍການລວມກັນຂອງໄດເວີ VCSEL ແລະການຈໍາກັດ amplifier ກັບການຄວບຄຸມດິຈິຕອນ 3-wire interfaced ຈາກ FPGA. ການໂຕ້ຕອບ 3 ສາຍນີ້ເຮັດໃຫ້ FPGA ເຂົ້າເຖິງການລົງທະບຽນຂອງໄດເວີ Laser ແລະ ampມີຊີວິດຊີວາ.

ການຈັດວາງອົງປະກອບ
ພາກນີ້ອະທິບາຍດ້ານເທິງ ແລະດ້ານຂ້າງ view ຂອງການຈັດວາງ FPGA.

1. ການຈັດວາງ FPGA ດ້ານເທິງ
   ຕົວເລກຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນດ້ານເທິງ view ຂອງການຈັດວາງ FPGA.

ການຈັດວາງ FPGA ດ້ານລຸ່ມ
ຮູບທີ 10, ໜ້າ 9 ສະແດງໃຫ້ເຫັນທາງລຸ່ມ view ຂອງການຈັດວາງ FPGA.

ຮູບແບບໂມດູນ

1. Stack Up ແລະວັດສະດຸ
   ໂມດູນ PolarFire SFP+ ຖືກອອກແບບດ້ວຍ PCB ຫົກຊັ້ນ ແລະວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ແມ່ນ Nelco 4000-13SI.
   stack-up ມີ​ດັ່ງ​ຕໍ່​ໄປ​ນີ້​:
   1. ເທິງ
   2. GND1
   3. SIG1
   4. ພະລັງງານ
   5. GND2
   6. ລຸ່ມ
      ໝາຍເຫດ: ຄວາມຫນາຂອງ PCB ທັງຫມົດແມ່ນ 1 ມມທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງ +/- 0.1 ມມ.
2. Break-Out Layer ໂດຍຊັ້ນ
   ການແບ່ງຂັ້ນໄດອອກແຕ່ລະຊັ້ນແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຕົວເລກ:
   1.  ຊັ້ນເທິງ
      ຮູບຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຊັ້ນເທິງ.
   2. GND1 ຊັ້ນ
      ຕົວເລກຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຊັ້ນ GND1.
   3. SIG1 ຊັ້ນ
      ຕົວເລກຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຊັ້ນ SIG1.
   4. ຊັ້ນພະລັງງານ
      ຮູບທີ 14, ໜ້າທີ 11 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຊັ້ນພະລັງງານ.
   5. GND2 ຊັ້ນ
      ຕົວເລກຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນ GND2 Layer.
   6. ຊັ້ນລຸ່ມ
      ຮູບຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຊັ້ນລຸ່ມ.

ຄໍາແນະນໍາກ່ຽວກັບຄວາມສົມບູນຂອງພະລັງງານ
ຕົວເກັບປະຈຸກະດານທີ່ແນະນໍາແມ່ນລະບຸໄວ້ໃນຕາຕະລາງ 1, ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ SFP+. ຕົວເກັບປະຈຸຫຼາຍສໍາລັບ VDD ທີ່ໄດ້ກ່າວມາໃນຕາຕະລາງ 1, ແມ່ນສໍາລັບອຸປະກອນ PolarFire ເທົ່ານັ້ນ. ຕາຕະລາງ 1, ບໍ່ມີລາຍການ capacitors ທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບຜົນຜະລິດຂອງ regulator. ຜົນຜະລິດຂອງເຄື່ອງຄວບຄຸມຕ້ອງປະຕິບັດຕາມຂໍ້ກໍານົດຂອງຕົວເກັບປະຈຸຂອງຜູ້ຜະລິດຄວບຄຸມ.

• ຄໍາແນະນໍາຂອງຕົວເກັບປະຈຸຫຼາຍສໍາລັບ VDD ແມ່ນອີງໃສ່ 1.5A ຂອງການບໍລິໂພກ.
• ຕ້ອງໄດ້ລະມັດລະວັງໃນຂະນະທີ່ກໍາລັງແລ່ນຍົນ VDD. ໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າຍົນຖືກສົ່ງເປັນຍົນທີ່ອຸທິດຕົນເພື່ອບໍ່ໃຫ້ການຫຼຸດລົງຂອງ IR ເກີດຂື້ນຢູ່ບ່ອນໃດຂອງຕາຫນ່າງ. ອັນນີ້ຍັງຈະຮັບປະກັນການສັ່ນສະເທືອນຂອງ VDD ຢູ່ໃນຂັ້ນຕ່ໍາ.
• ວາງຕົວເກັບປະຈຸ 0.1 μF ແລະ 0.01 μF ທັງໝົດພາຍໃຕ້ອຸປະກອນ BGA.
  ໝາຍເຫດ: ສໍາລັບຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ແນະນໍາສໍາລັບການສະຫນອງພະລັງງານທີ່ບໍ່ໄດ້ໃຊ້, ເບິ່ງຮູບ 3 ແລະ 4 ຂອງ UG0726: ຄູ່ມືການອອກແບບກະດານ PolarFire FPGA.

ຄໍາແນະນໍາກ່ຽວກັບຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານ
ຂໍ້ແນະນຳຕໍ່ໄປນີ້ແມ່ນແນະນຳສຳລັບການກຳນົດເສັ້ນທາງການຕິດຕາມຕົວຮັບສັນຍານຄວາມໄວສູງ:

1. ຄວາມຍາວຈັບຄູ່ລະຫວ່າງ P ແລະ N ພາຍໃນ 1 ໄມລ໌.
2. ຮັກສາ impedance ລະຫວ່າງ 85 ຫາ 100 ohms.
3. ຮູບແບບຜ່ານ, ແຜ່ນ BGA ແລະຄວາມບໍ່ຕໍ່ເນື່ອງຂອງຕົວເຊື່ອມຕໍ່ເພື່ອໃຫ້ກົງກັບ impedance TRACE.
4. ໃຊ້ຮ່ອງຮອຍຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ຕິດກັນແບບວ່າງໆ.
5. ໃຊ້ວັດສະດຸ PCB ທີ່ສູນເສຍຕ່ໍາ.
6. ໃຊ້ວັດສະດຸ PCB ທອງແດງທີ່ມີຄວາມຫຍາບຕໍ່າ.
   ສໍາລັບຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບການສົ່ງສັນຍານຄວາມໄວສູງ, ເບິ່ງພາກ 4.2 ຂອງ UG0726: ຄູ່ມືການອອກແບບກະດານ PolarFire FPGA.

ການຈຳລອງ IBIS-AMI
ການຈໍາລອງ IBIS-AMI ໄດ້ຖືກປະຕິບັດຢູ່ໃນຫນຶ່ງໃນຮອຍທີ່ມາຈາກ PolarFire FPGA TX ໄປຫາຕົວເຊື່ອມຕໍ່ຊາຍ SFP. ແລະ, ແຜນວາດຕາໄດ້ຖືກຈັບຢູ່ທີ່ຕົວເຊື່ອມຕໍ່. ການຈໍາລອງ topology ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 18, ຫນ້າ 13.

ໝາຍເຫດ: ຮູບແບບ IBIS-AMI ແມ່ນມີຢູ່: https://www.microsemi.com/products/fpga-soc/design-resources/ibis-models/ibis-models-polarfire

• ຕົວກໍານົດການຈໍາລອງສໍາລັບ IBIS-AMI ມີດັ່ງນີ້:
  • TX ampຄວາມໄວ: 400 mV
  • De-emphasis: 0 dB
  • impedance ໄດເວີ: 100 ohms
• ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 18, ໜ້າທີ 13, ແຜນວາດຕາລວມມີຜ້າອັດດັງ SFP ທີ່ສອດຄ່ອງກັບຕາ. ແຜນວາດຕາຜ່ານຂໍ້ມູນສະເພາະໜ້າກາກຕາ SFP ໃນການຈຳລອງ. ແຜນວາດຕາຊີ້ບອກວ່າການຕິດຕາມຖືກປັບໃຫ້ເໝາະສົມສຳລັບທຸກຄວາມບໍ່ຕໍ່ເນື່ອງ.

ເອກະສານ / ຊັບພະຍາກອນ

MICROCHIP AC480 Fpga Sfp Module PolarFire [pdf] ຄູ່ມືການສອນ AC480 Fpga Sfp Module PolarFire, AC480, Fpga Sfp Module PolarFire, Fpga Sfp Module PolarFire, Fpga Sfp Module, Polarfire

ເອກະສານອ້າງອີງ

• ຄູ່ມືຜູ້ໃຊ້