如上圖所示,黃色的波形為系統電流波形,使用電流探頭測量,綠色和青色波形為模塊某部分調壓波形,非FPGA PCIe供電電壓,在此處可以認為跟筆者的分析無關。比較遺憾的是,這個截圖中沒有記錄下FPGA的供電電壓,有記錄的圖筆者沒有找到。但是該圖可以很明確的分析此時系統電流變化的過程:在某種工作模式下,電流突然急劇上升,此時會造成FPGA供電電壓發生變化,進而導致FPGA邏輯時鐘失鎖,進而造成FPGA邏輯復位,由于此時FPGA邏輯處于復位狀態,寄存器不再翻轉,因而系統供電電流突然急劇下降,此時可以對應到上圖的電流急劇下跌,由于電流下跌,負載減輕導致FPGA工作電壓回復正常,時鐘重新鎖定,FPGA邏輯復位完成,重新工作,因此電流又重新回復到比之前模式切換時的功耗略少的狀態。整個過程是一個鏈式反應,非常清晰的被記錄在示波器上。
問題解決思路:改善電源模塊供電設計,增加裕量。
4.總 結
對于PCIe接口的穩定性設計來說,電源和時鐘是關鍵,在保證了電源和時鐘的穩定性以后,還需要注意對關鍵敏感信號的保護,在有外部接插,觸碰動作介入系統的情況下,注意對PCIe接口的敏感信號,如復位信號的保護是非常有必要的。
鼎陽硬件智庫專家介紹
樊繼明,硬件設計與測試從業6年,專長ASIC/FPGA邏輯設計,高速接口(LVDS, 高速SerDes)邏輯設計與驗證,2009年畢業于華南理工大學,工學碩士。曾在通訊行業從事過3年的ASIC設計,主要涉及到光傳送網100G OTN DSP物理層芯片邏輯設計,現在某醫療設備行業從事FPGA邏輯設計,主要聚焦于高速接口以及數字波束合成方面的設計。
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