一種基于FPGA的高速通信系統(tǒng)研究與設計

　　LVDS驅(qū)動器由恒流源構(gòu)成，因此需要做終端匹配。通常情況下在輸入端并聯(lián)100 Ω電阻從而滿足互聯(lián)系統(tǒng)要求的差分阻抗。在強噪聲環(huán)境下，交流耦合連接時可以采用戴維南終端匹配方式提供1．2 V的偏置電壓，同時滿足100 Ω差分阻抗的設計要求。具體方法是將LVDS的+／-端通過130 Ω電阻上拉至VCC，同時下拉82 Ω電阻到地，如圖5所示，電阻精度要求在1％。

　　2．3 電路PCB設計

　　在PCB設計過程中，要注意電路板的布局。模擬電路和數(shù)字電路需要分開，使用單點接地的方式相連。將邊沿速率變化快的VTTL／LVCMOS信號與LVDS信號布在不同信號層上，并用電源和底層隔開，減小耦合到LVDS線路上的串擾。LVDS走線要遵循以下規(guī)則：

　　(1)差分對兩根信號從芯片扇出后就盡量靠近(緊耦合)，這樣有助于消除反射，確保耦合的噪聲是共模形式。

　　(2)對內(nèi)信號的布線長度要保持一致，以減小信號延時，長度匹配控制在10 mil以內(nèi)。

　　(3)對內(nèi)信號保持固定的線間距，避免因為線間距變化導致差分阻抗不連續(xù)。

　　(4)差分對間盡量遠離，減少線間串擾，必要時在差分對間放置隔離用的接地過孔。

　　(5)盡量減少差分信號線上過孔的個數(shù)，避免走90°拐角，使用圓弧或者45°折線代替。

　　(6)LVDS信號不能跨平面分割，否則會因為缺少參考平面而導致阻抗不連續(xù)，要給LVDS信號設置完整的參考平面。

　　(7)匹配電阻盡可能靠近接收端。

　　3 系統(tǒng)的邏輯設計

　　3．1 時鐘部分設計

　　時鐘信號由電路板上40 MHz晶振提供。通過數(shù)字時鐘管理單元DCM鐘倍頻得到120 MHz的系統(tǒng)的工作時鐘。使用DCM模塊時，注意DCM的輸入和輸出需要通過BUFG單元與全局時鐘資源相連。全局時鐘資源使用全銅層工藝實現(xiàn)，并設計了專用時鐘緩沖與驅(qū)動結(jié)構(gòu)，使全局時鐘到達芯片內(nèi)部所有邏輯單元的時延和抖動都為最小。DCM在時鐘鎖定后使能LOCK信號，表示時鐘倍頻工作完成，使用這個信號作為FPGA內(nèi)部其他邏輯的復位。