1.4 高速数据串行传输的解决方案

之前的计算机、嵌入式处理设备和通信设备都采用并行总线，但随着芯片性能的不断提升和系统越来越复杂，数据传输带宽已成为提高系统性能的瓶颈。虽然增大并行总线宽度可以提高芯片与芯片之间、背板与背板之间的数据吞吐量，但是数据线的增多和传输速率的加快会使 PCB布线的难度提高，并且增加了信号延时和时钟相位偏移。因此串行传输技术重新返回到高速传输领域，并引领新一代吉比特传输技术。高速串行数据通信模式正在逐步取代传统的并行总线式结构，成为提高数据传输带宽的有效解决途径。

新一代串行互联标准，如 InfiniBand、Serial RapidIO、XAUI、Fibre Channel 和PCI-Express等，在网络、服务器、移动和存储设备等领域被广泛应用。高速数据传输对硬件要求很高（包括芯片接口和电路板走线），相应的 ASIC电路价格昂贵，种类稀少且不能满足用户多样化的需求。FPGA 内在的灵活性和可编程能力有助于早期的标准应用者快速将产品推向市场，同时可保证跟上标准的演化，从而获得上市时间优势，故 FPGA成为高速数据连接领域最合适的载体。

Xilinx FPGA提供各种系列的收发器和支持性 IP核，统称为吉比特收发器（MGT）或称为吉比特串行器/解串器（SERDES），可以满足从低成本消费类产品到高端网络系统的各种应用需求。Xilinx 公司的吉比特收发器具有速度高、引脚数少、简化同步转换输出、低 EMI和低成本等优点。Xilinx公司的收发器硬核模块都采用了 CML（Current Mode Logic）、CDR、线路编码（8b/10b）和预加重等技术，可极大地减小时钟扭曲、信号衰减和线路噪声对接收性能的影响，从而使传输速率进一步提高，最高可达 32Gb/s以上，可用于实现 100G以太网、PCI-Express等常用接口。

早在 2002 年，Xilinx 公司就在 Virtex-2 Pro 系列芯片内集成了用于吉比特收发的Rocket I/O收发器模块，随后在 Virtex-4 FPGA集成了 Rocket IO Multi-Gigabit Transceiver （MGT）收发器模块，传输速率范围为 622Mb/s～6.5Gb/s。Virtex-5 FPGA中 MGT分为RocketIO GTP收发器（LXT和 SXT型号）和 GTX收发器（TXT和 FXT型号），传输速率范围分别为 100Mb/s～3.75Gb/s和 150Mb/s～6.5Gb/s。Virtex-6 FPGA则包括 GTX和GTH收发器，GTX收发器用于 LXT、SXT和 HXT型号的 FPGA中，传输速率从 480Mb/s到 6.6Gb/s，GTH收发器仅用于 HXT型号的 FPGA中，传输速率范围为 2.488～11.18Gb/s。在 Xilinx-7 系列 FPGA 中，MGT 进一步分成 GTP（6.6Gb/s）、GTX（12.5Gb/s）、GTH （13.1Gb/s）和 GTZ（28.05Gb/s）。

Xilinx FPGA内部集成专用的串行 RocketIO MGT收发器硬核，具有串并转换、时钟数据恢复、线路编码、线路绑定等功能，在此基础上可以实现各种串行传输协议。为了帮助设计人员缩短应用串行技术的开发周期，Xilinx提供了 XAUI、SATA、Interlaken、RapidIO、Aurora和 PCI-Express等多种串行协议的解决方案，使得 Xilinx FPGA成为实现串行接口应用的理想连接平台。