Modulu MICROCHIP AC480 Fpga SFP PolarFire

Speċifikazzjonijiet:

• Isem tal-ProdottNota ta' Applikazzjoni tal-AC480 Modulu PolarFire FPGA SFP+
• Manifattur: Microsemi
• Kwartieri Ġenerali: One Enterprise, Aliso Viejo, CA 92656 USA
• Kuntatt:
  • Fl-Istati Uniti: +1 800-713-4113
  • Barra l-Istati Uniti: +1 949-380-6100
  • Bejgħ: +1 949-380-6136
  • Fax: +1 949-215-4996
  • Email: sales.support@microsemi.com
  • Websit: www.microsemi.com

Istruzzjonijiet għall-Użu tal-Prodott

Modulu PolarFire FPGA SFP+
Il-Modulu PolarFire FPGA SFP+ huwa ddisinjat biex jipprovdi kapaċitajiet ta' komunikazzjoni tad-dejta b'veloċità għolja.

Dijagramma tal-Blokk tal-Modulu SFP+
Id-dijagramma tal-blokka turi l-komponenti interni u l-konnessjonijiet tal-modulu SFP+.

Dimensjonijiet tal-Modulu SFP+
Irreferi għad-dimensjonijiet ipprovduti għat-twaħħil u l-integrazzjoni xierqa tal-modulu SFP+.

Storja tar-Reviżjoni
L-istorja tar-reviżjoni tiddeskrivi l-bidliet li ġew implimentati fid-dokument. Il-bidliet huma elenkati b'reviżjoni, li tibda bil-pubblikazzjoni l-aktar attwali.

Reviżjoni 1.0
L-ewwel pubblikazzjoni ta' dan id-dokument.

Modulu PolarFire FPGA SFP+

Il-modulu SFP+ ottiku 10G ta' Microsemi huwa soluzzjoni ta' transceiver ottiku fil-livell tas-sistema mibnija bl-inqas enerġija, l-iżgħar fattur tal-forma, u PolarFire® FPGA sigur ħafna.

L-FPGAs PolarFire jipprovdu l-karatteristiċi li ġejjin meħtieġa għall-applikazzjonijiet tal-komunikazzjoni tad-dejta:

• Fattur ta' forma żgħir b'daqs ta' 11 mm x 14.5 mm
• Varjant ta' apparat ta' medda medja (MPF200 FPGA) li fih 192K LEs (DFFs + LUTs)
• Avvanz ta' enerġija baxxatages meħtieġa għal applikazzjonijiet ibbażati fuq SFP/SFP+
• Sikur ħafna u affidabbli b'kriptaġġ in-line
• Transceivers ta' prestazzjoni għolja f'12.7G

Għalhekk, l-applikazzjonijiet intelliġenti SFP/SFP+ ibbażati fuq PolarFire FPGA jiffrankaw il-ħin u l-ispejjeż tad-disinn mingħajr ma jikkompromettu l-prestazzjoni. Applikazzjonijiet SFP+ madwar Routers, OAM, OLT/ONU, OTN, 1588, SyncE, u SDN jistgħu jinbnew bl-użu ta' PolarFire FPGAs.

Għal aktar informazzjoni dwar il-familja PolarFire FPGA, ara PolarFire FPGAs.
L-apparat MPF200T-FCSG325 jintuża fil-modulu SFP+. L-MPF200 jinkludi 192K LEs (DFFs + LUTs) u jiġi b'fattur ta' forma ta' 11 mm × 14.5 mm, li jagħmel dan il-pakkett ta' apparat l-aktar adattat għall-applikazzjonijiet SFP+.

Din in-nota tal-applikazzjoni tiddeskrivi kif il-PolarFire FPGA jista' jintuża fil-bini ta' modulu SFP+ u tipprovdi linji gwida biex:

• Ibni modulu SFP+ ibbażat fuq FPGA fil-fattur ta' forma żgħir mogħti.
• Iddisinja integrità tal-enerġija effiċjenti għall-modulu u ddisinja integrità tas-sinjal ta' prestazzjoni għolja għat-traċċi b'veloċità għolja.

Dijagramma tal-Blokk tal-Modulu SFP+

Il-figura li ġejja turi d-dijagramma tal-blokka tal-modulu SFP+.

Il-modulu SFP+ fih il-komponenti u d-dispożizzjonijiet li ġejjin:

• PolarFire MPF200T-FCSG325 FPGA
• Ċirkwit awżiljarju PolarFire FPGA għall-qawwa
• Ċirkwit tal-arloġġ u l-ipprogrammar
• Sewwieqa tal-linja
• Limitazzjoni ampliifikaturi
• Komunikazzjoni ottika:
  • Sotto-assemblaġġ ottiku tar-riċevitur (ROSA) meħtieġ għall-komunikazzjoni ottika
  • Sotto-assemblaġġ ottiku tat-trasmettitur (TOSA) meħtieġ għall-komunikazzjoni ottika
• Provvista għal TX/RX serjali ta' veloċità għolja wieħed li jmur minn PolarFire FPGA għal Line driver/ampaktar ħaj
• Ftit sinjali tal-faxxa tal-ġenb biex jikkontrollaw ċirkwit ieħor
• Konnettur tat-tarf

Dimensjonijiet tal-Modulu SFP+
Id-dimensjonijiet tal-kontorn tal-modulu huma murija fil-figura li ġejja.

Nota: Id-dimensjonijiet kollha fil-figura huma f'mm.

Għal aktar informazzjoni dwar il-fattur SFP+ minn, ara l-ispeċifikazzjoni SFF-8432.

Dettalji tad-Disinn ta' Referenza tal-Ħardwer

Dijagramma tal-Blokk tal-FPGA
Id-dijagramma tal-blokka tal-ħardwer li ġejja turi l-arkitettura tipika ta' modulu SFP+ ibbażat fuq FPGA.

Regolamentazzjoni u Konsum tal-Enerġija
Il-PolarFire FPGA teħtieġ kurrent tal-qalba (VDD) u kurrent tat-transceiver (VDDA) f'1V0. Volum IeħortagIl-linji elettroniċi VDD25 u VDDA25 f'2V5, u VDD18 f'1V8 huma murija fil-Figura 4, paġna 6. Il-kurrent tal-qalba (VDD) jiddependi mid-daqs tad-disinn ipprogrammat fuq l-FPGA.

Għal applikazzjoni tipika ta' SFP+, il-kurrent tal-qalba jkun bejn 1A u 2A. Huwa rakkomandat ħafna li tiċċekkja l-konsum tal-enerġija (bl-użu ta' Microsemi Power Estimator) għal binarji differenti qabel ma tiffinalizza n-numri tal-enerġija għax dan jista' jvarja skont id-disinn. L-għodda Power Estimator hija disponibbli fuq https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/136554-polarfire-power-estimator.

It-tabella li ġejja telenka l-kapaċitaturi tad-diżakkoppjament rakkomandati li għandhom jintużaw għall-apparat PolarFire.

Tabella 1 • Kondensaturi ta' Deakkoppjar Rakkomandati

Skema tat-Trasmettitur
Il-figura li ġejja turi kif it-transceiver jikkonnettja mal-konnettur tat-tarf, is-sewwieq tal-lejżer, u l- ampċirkwit aktar ħaj.

Kif muri fil-Figura 5, paġna 6, il-konnettur tat-tarf jinteraġixxi mal-Karreġġjata 2 tal-blokka PolarFire XCVR, u s-Sewwieq tal-Laser u ampL-unità tal-lifier tinteraġixxi mal-Karreġġjata 0.
Għal aktar informazzjoni dwar il-PolarFire Transceiver, ara UG0677: Gwida għall-Utent tal-PolarFire FPGA Transceiver.

Arloġġ ta' Referenza tat-Trasmettitur
Oxxillatur ta' 156.25 MHz huwa disponibbli fuq il-modulu biex jipprovdi arloġġ ta' referenza lill-blokka tat-transceiver PolarFire fil-pin XCVR_0A_REFCLK. L-output tal-oxxillatur huwa LVDS standard. Għal aktar informazzjoni dwar il-karatteristiċi elettriċi u l-istandards ta' appoġġ tal-arloġġ ta' referenza, ara DS0141: PolarFire FPGA Datasheet.

Interfejsijiet tal-Programmazzjoni tal-FPGA
PolarFire FPGA jista' jiġi pprogrammat permezz ta' SPI. Punti tat-test huma disponibbli għal JTAG sinjali biss għal skop ta' debug. It-taqsima li ġejja tiddeskrivi l-interfaċċja tal-ipprogrammar tal-SPI.

1. Programmazzjoni SPI
   Fl-iskema ta' programmazzjoni tal-SPI, il-PolarFire FPGA fuq il-modulu SFP+ jipprogramma lilu nnifsu mill-SPI
   Flash. L-SPI jappoġġja l-ipprogrammar fl-applikazzjoni (IAP) u l-aġġornament awtomatiku. Il-figura li ġejja turi l-iskema ta' programmar tal-SPI.

Biex tippermetti l-ipprogrammar tal-IAP, il-pins tal-FPGA li ġejjin iridu jkunu ssettjati għoljin:

• A10 (SC_SPI_ATTIVAT)
• A9 (INTERFAĊĊJA_CFG_SC_IO)

L-ispeċifikazzjonijiet tal-SPI Flash fuq il-modulu huma kif ġej:

• Densità: 128 Mb
• Voltage: 2.7 V sa 3.6 V (S25FL127SABNFI101)
• Appoġġ tal-mod SPI: Modi 0 u 3
• BANK Dedikat: 3
  Għal aktar informazzjoni dwar l-ipprogrammar tal-FPGA, ara UG0714: Gwida għall-Utent għall-Ipprogrammar tal-PolarFire FPGA.

Sewwieq tal-Laser u Limitazzjoni Ampaktar ħaj
Il-modulu fih taħlita ta' sewwieq VCSEL u limitazzjoni amplifier b'kontroll diġitali bi 3 wajers interfaċċjat minn FPGA. Din l-interfaċċja bi 3 wajers tippermetti lill-FPGA taċċessa r-reġistri tas-sewwieq tal-lejżer u ampaktar ħaj.

Tqegħid ta' Komponenti
Din it-taqsima tiddeskrivi l-parti ta’ fuq u tal-ġenb view tat-tqegħid tal-FPGA.

1. Tqegħid tal-FPGA fuq in-Naħa ta' Fuq
   Il-figura li ġejja turi l-parti ta' fuq view tat-tqegħid tal-FPGA.

Pożizzjonament tal-FPGA fil-Naħa t'Isfel
Figura 10, paġna 9 turi l-qiegħ view tat-tqegħid tal-FPGA.

Tqassim tal-Modulu

1. Munzell u Materjal
   Il-modulu PolarFire SFP+ huwa ddisinjat b'PCB ta' sitt saffi u l-materjal użat huwa Nelco 4000-13SI.
   L-akkumulazzjoni hija kif ġej:
   1. Fuq
   2. GND1
   3. SIG1
   4. Qawwa
   5. GND2
   6. Qiegħ
      Nota: Il-ħxuna totali tal-PCB hija ta' 1 mm b'eżattezza ta' +/- 0.1 mm.
2. Saff ta' Tkissir Saff
   It-tqassim f'saff b'saff jidher fil-figuri:
   1.  Saff ta 'fuq
      Il-figura li ġejja turi s-saff ta' fuq.
   2. Saff GND1
      Il-figura li ġejja turi s-saff GND1.
   3. Saff SIG1
      Il-figura li ġejja turi s-saff SIG1.
   4. Saff tal-Qawwa
      Figura 14, paġna 11 turi s-saff tal-enerġija.
   5. Saff GND2
      Il-figura li ġejja turi s-Saff GND2.
   6. Saff tal-qiegħ
      Il-figura li ġejja turi s-saff ta' isfel.

Rakkomandazzjonijiet dwar l-Integrità tal-Enerġija
Il-kapaċitaturi rakkomandati tal-bord huma elenkati fit-Tabella 1, għall-applikazzjoni SFP+. Il-kapaċitaturi tal-massa għal VDD imsemmija fit-Tabella 1, huma għall-apparat PolarFire biss. It-Tabella 1 ma telenkax il-kapaċitaturi meħtieġa għall-output tar-regolatur. L-output tar-regolatur għandu jsegwi l-ispeċifikazzjonijiet tal-kapaċitatur tal-bejjiegħ tar-regolatur.

• Ir-rakkomandazzjonijiet tal-kapaċitaturi bl-ingrossa għall-VDD huma bbażati fuq konsum ta' 1.5A.
• Trid tingħata attenzjoni waqt li tkun qed tirranġa r-rotta tal-pjan VDD. Kun żgur li l-pjan ikun irranġat bħala pjan dedikat sabiex ma jseħħ l-ebda tnaqqis fl-IR f'xi post tax-xibka. Dan jiżgura wkoll li r-ripple għall-VDD ikun minimu.
• Poġġi l-kapaċitaturi kollha ta' 0.1 μF u 0.01 μF taħt l-apparat BGA.
  Nota: Għal informazzjoni dwar il-konnessjonijiet rakkomandati għal provvisti tal-enerġija mhux użati, ara l-Figura 3 u 4 ta' UG0726: Gwida għall-Utent tad-Disinn tal-Bord FPGA ta' PolarFire.

Rakkomandazzjonijiet dwar l-Integrità tas-Sinjali
Il-linji gwida li ġejjin huma rakkomandati għar-rottaġġ tat-traċċar tat-transceiver b'veloċità għolja:

1. Tul ta' tqabbil bejn P u N fi żmien 1 mil.
2. Żomm l-impedenza bejn 85 u 100 ohms.
3. Immudellar ta' via, pad BGA u diskontinwitajiet tal-konnettur biex jaqblu mal-impedenza tat-traċċa.
4. Uża traċċi differenzjali akkoppjati b'mod laxk.
5. Uża materjali tal-PCB b'telf baxx.
6. Uża materjal tal-PCB tar-ram b'ħruxija baxxa.
   Għal aktar informazzjoni dwar ir-rottaġġ ta' sinjali b'veloċità għolja, ara t-taqsima 4.2 ta' UG0726: Gwida għall-Utent tad-Disinn tal-Bord PolarFire FPGA.

Simulazzjoni tal-IBIS-AMI
Twettqet simulazzjoni tal-IBIS-AMI fuq waħda mit-traċċi li tmur minn PolarFire FPGA TX għall-konnettur maskili SFP. U, id-dijagramma tal-għajn inqabdet fil-konnettur. It-topoloġija tas-simulazzjoni hija murija fil-Figura 18, paġna 13.

Nota: Il-mudelli IBIS-AMI huma disponibbli fuq: https://www.microsemi.com/products/fpga-soc/design-resources/ibis-models/ibis-models-polarfire

• Il-parametri tas-simulazzjonijiet għall-IBIS-AMI huma kif ġej:
  • TX amplititudni: 400 mV
  • De-enfasi: 0 dB
  • Impedenza tas-sewwieq: 100 ohms
• Kif muri fil-Figura 18, paġna 13, id-dijagramma tal-għajn inkludiet il-maskra tal-għajn konformi mal-SFP. Id-dijagramma tal-għajn tgħaddi l-ispeċifikazzjoni tal-maskra tal-għajn SFP fis-simulazzjoni. Id-dijagramma tal-għajn tindika li t-traċċa hija ottimizzata għad-diskontinwitajiet kollha.

Dokumenti / Riżorsi

Modulu MICROCHIP AC480 Fpga SFP PolarFire [pdfManwal tal-Istruzzjonijiet Modulu Sfp AC480 Fpga PolarFire, AC480, Modulu Sfp Fpga PolarFire, Modulu Sfp Fpga PolarFire, Modulu Sfp Fpga, Polarfire

Referenzi

• Manwal għall-Utent