AMD?xilinx賽靈思工程師為你解答幾種常見(jiàn)的SEM IP沖突?
作者：Ivy Guo，AMD賽靈思工程師
SEM IP是一種比較特殊的IP。它的基本工作就是不停地后臺(tái)掃描檢測(cè)FPGA配置RAM中的數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)與預(yù)期值不符，即發(fā)出警告或者盡可能的修正。這個(gè)持續(xù)不斷的RAM掃描動(dòng)作帶來(lái)的負(fù)面影響，除了一些后臺(tái)資源的占用，就是產(chǎn)生了一定量噪聲。
噪聲的沖突
絕大多數(shù)xilinx設(shè)計(jì)里面SEM的噪聲完全可以忽略不計(jì)；但是仍有部分高速應(yīng)用比如HSSIO和memory，可能會(huì)受到一定干擾。比較典型的一個(gè)例子是Spartan-6. 如果Spartan-6使用了其上的GTP核，或者其GPIO通道達(dá)到了300Mbps以上，但是鏈路裕量小于500ps，那么這些高速通道有可能會(huì)受到SEM（或者POST_CRC）掃描噪聲的影響而出現(xiàn)誤碼。如果你的設(shè)計(jì)符合上述情況，那么解決方法就是：關(guān)閉POST_CRC功能，升級(jí)至Spartan-6最新的SEM IP版本3.4，然后根據(jù)具體情況，關(guān)閉掉所使用的GTP區(qū)域的掃描。這樣做的代價(jià)是損失了GTP所在這一行資源的SEU保護(hù)。更多細(xì)節(jié)，請(qǐng)參考https://support.xilinx.com/s/article/52716?language=en_US。其他系列的HSSIO沒(méi)有類(lèi)似影響。
另外一個(gè)例子，是UltraScale/+系列的Memory Controller。Memory Controller初始化的時(shí)候，需要在PHY中運(yùn)行BIST（Built-In Self Test），根據(jù)溫度和電壓計(jì)算內(nèi)部skew；其后還會(huì)對(duì)讀寫(xiě)通道做時(shí)序校正，因此對(duì)精度要求較高。如果在此階段SEM IP就開(kāi)始了內(nèi)部掃描，噪聲就有可能干擾校正的精度和準(zhǔn)確性，造成MIG calibration失敗。我們的推薦做法是延遲SEM IP的工作開(kāi)始。做法很簡(jiǎn)單，給SEM IP的icap_clk前加上一個(gè)BUFGCE, 使能端口CE默認(rèn)為低，這樣IP沒(méi)有時(shí)鐘，工作也就不會(huì)開(kāi)始。直到MIG calibration全部正確完成，控制打開(kāi)CE端即可。需要注意的是，一旦CE端口打開(kāi)，就不能再次關(guān)閉，否則有可能造成SEM IP工作異常。如果不再需要SEM功能，可以徹底關(guān)閉CE端口，或者通過(guò)指令把SEM IP置入IDLE狀態(tài)。
資源的沖突
SEM IP的正確工作依賴(lài)核心接口原語(yǔ)ICAP。因此xilinx?IP與其他邏輯的沖突也主要集中在ICAP的使用權(quán)爭(zhēng)奪上。最常見(jiàn)的沖突就是在動(dòng)態(tài)重配置的設(shè)計(jì)中使用了IP。動(dòng)態(tài)重配置的核心原語(yǔ)同樣是ICAP，所以SEM IP和Partial Reconfiguration不能同時(shí)工作。此種設(shè)計(jì)需要考慮‘時(shí)分復(fù)用’的方法，即需要?jiǎng)討B(tài)重配置的時(shí)候，Partial接管ICAP的控制權(quán)，同于把SEM IP置入IDLE狀態(tài)。等到重配工作全部完成，ICAP遞交回給SEM IP。但是由于配置數(shù)據(jù)已經(jīng)部分改變，IP中存儲(chǔ)的黃金校驗(yàn)值已經(jīng)失效。因此我們需要先重新初始化SEM IP，然后它才能繼續(xù)正常工作。具體可以參考https://docs.xilinx.com/v/u/en-US/xapp1261-demo-sem-pr?
資源類(lèi)型的沖突也常表現(xiàn)為SEM IP自我初始化失敗，這其實(shí)也是得不到ICAP控制權(quán)的一個(gè)結(jié)果。比如設(shè)計(jì)里面使用了Partial，或者M(jìn)ultiBoot，但是默認(rèn)FPGA配置完成后把ICAP控制權(quán)分配給這些邏輯，那么SEM IP在初次查詢(xún)ICAP接口時(shí)就會(huì)失敗，從而導(dǎo)致IP初始化異常。 但是只要正常釋放ICAP控制權(quán)，IP就可以開(kāi)始工作了。
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