这一篇在干嘛？
这是 UG1117 系列的第 1 篇，不讲具体怎么配链路，而是教你”怎么读这本手册”。寄存器手册有 400 多个寄存器，逐个背是不可能的；正确的做法是先建立地图——知道哪类功能住在哪段地址、表格怎么读、哪些位能写哪些只能看，之后需要什么再按图索骥。同系列第 2 篇见 核心模块寄存器与配置流程。
RESERVED、unused、SPARE：三类”别碰”的位怎么区分
CGMAC 是什么，这本手册管多大范围
CGMAC 是安路 SALPHOENIX®2A 系列 FPGA 中的多速率以太网 MAC/PCS 硬核。“C”可以理解为 Compound（复合）——它不是单一的千兆 MAC，而是一个能覆盖 10G/25G/40G/50G/100G 以太网、还能兼容 128GFC、FlexO、OTU50/OTU25 这类 OTN 协议的复合数据通路。手册封面写明适用文档号为 UG1117，版本 v1.1（2024 年 11 月 18 日更新，这一版改了 4.4 PM_TICK_PERIOD、4.19 SW_CLK_GATE_CONFIG、4.18 RESET_CONFIG 三节内容）。
整个 CGMAC 内部可以粗分为四层，寄存器也是按这个层次分组的：
| 层次 | 干什么 | 对应寄存器组 |
|---|---|---|
| 复位/基础 | 全局复位、时钟门控、带宽选择 | RESET_CTRL、COMMON_CFG |
| SerDes 适配 | Gearbox 变宽、CDC 跨时钟 FIFO | SERDES_HANDLER_CTRL |
| PCS 层 | 66b 编解码、加扰/解扰、AM 对齐、RS-FEC | 各速率 AM_CFG、TX/RX_PCS_RSFEC、TX/RX_PCS_BASE |
| MAC 层 | 成帧、前导码/FCS 处理、PAUSE/PFC 流控、统计 | TX_MAC、RX_MAC |
手册定位
这本手册是寄存器参考书，不是应用指南——它告诉你每个位是什么，但不会手把手教你”配 100G 要按什么顺序写”。协议本身（IEEE 802.3、OIF FlexO 等）的知识需要另外补。另外按惯例，TD 软件生成的配置优先于手册中的默认值描述。
全书结构：17 个寄存器组的地图
手册第 1 章 MEMORY MAP 是全书的”总目录”，用一张表给出 17 个寄存器组的基地址。这张表值得抄下来贴在工位上：
| 寄存器组类别 | 寄存器组名 | 寄存器组基地址 | 描述 |
|---|---|---|---|
| PCS层寄存器 | RESET_CTRL | 16’h0000 | 控制 CGMAC 内部的 core 和 serdes_handler 数据通道复位、regmap 配置寄存器复位 |
| PCS层寄存器 | SERDES_HANDLER_CTRL | 16’h0100 | serdes_handler 的配置 |
| PCS层寄存器 | COMMON_CFG | 16’h0200 | CGMAC 基本配置 |
| PCS层寄存器 | ETH_100G_AM_CFG | 16’h1400 | 以太网 100G RS-FEC AM Pattern 配置 |
| PCS层寄存器 | ETH_50G_AM_CFG | 16’h1500 | 以太网 50G RS-FEC AM Pattern 配置 |
| PCS层寄存器 | ETH_25G_AM_CFG | 16’h1600 | 以太网 25G RS-FEC AM Pattern 配置 |
| PCS层寄存器 | 128GFC_AM_CFG | 16’h1800 | 128GFC AM Pattern 配置 |
| PCS层寄存器 | FlexO_AM_CFG | 16’h1C00 | 100G FlexO AM Pattern 配置 |
| PCS层寄存器 | OTU50/OTU50U_AM_CFG | 16’h1D00 | OTU50 和 OTU50u AM Pattern 配置 |
| PCS层寄存器 | OTU25/OTU25U_AM_CFG | 16’h1E00 | OTU25 和 OTU25u AM Pattern 配置 |
| PCS层寄存器 | TX_PCS_RSFEC | 16’h3000 + K*16’h0080 | RS-FEC 模式下 PCS 发送通道配置和状态监控 |
| PCS层寄存器 | RX_PCS_RSFEC | 16’h4000 + K*16’h0200 | RS-FEC 模式下 PCS 接收通道配置和状态监控 |
| PCS层寄存器 | TX_PCS_BASE | 16’h6000 | NO-FEC/FEC(2112,2080) 模式下 PCS 发送通道配置和状态监控 |
| PCS层寄存器 | RX_PCS_BASE | 16’h7000 | NO-FEC/FEC(2112,2080) 模式下 PCS 接收通道配置和状态监控 |
| MAC层寄存器 | TX_MAC | 16’hA000 + K*16’h0200 | MAC 发送通道配置和状态监控 |
| MAC层寄存器 | RX_MAC | 16’hC000 + K*16’h0200 | MAC 接收通道配置和状态监控 |
读这张表有三个要点。第一，地址都是 16'hXXXX 形式的 16 位地址，手册里每个寄存器的 Address 列都是”寄存器组基地址 + 组内偏移”里的偏移部分——比如 RX_MAC 的 LATCHED_INT 写着 16'h0008，实际地址是 16'hC000 + K*0x0200 + 0x0008。第二，PCS 组里有两套并行的收发通道寄存器：带 RS-FEC 时用 TX/RX_PCS_RSFEC，不带 FEC（或用 2112/2080 FEC）时用 TX/RX_PCS_BASE，你的设计走哪条路就只看哪一套。第三，AM_CFG 按”协议+速率”分了七组（ETH 100G/50G/25G、128GFC、FlexO、OTU50、OTU25），工作在哪种协议就查对应那章，其他章节直接跳过。
通道号 K：基地址计算的关键变量
细心的你会发现表里反复出现一个变量 K（传输通道号）。CGMAC 在低速率模式下可以把一条大链路拆成多个小通道，K 就是你正在配的是第几个通道。手册给的规则是：
| 工作模式 | K 的取值 |
|---|---|
| 100G 以太网（RS-FEC 或 BA） | K=0 |
| 50G（RS-FEC 模式） | K=0, 2 |
| 50G（NO-FEC/FEC(2112,2080) 模式） | K=0 |
| 40G | K=0 |
| 25G / 10G | K=0, 1, 2, 3 |
举个例子：工作在 25G RS-FEC 模式的通道 1，它的 RX_PCS_RSFEC 基地址 = 16'h4000 + 1*16'h0200 = 16'h4200，TX_MAC 基地址 = 16'hA000 + 1*16'h0200 = 16'hA200。而 TX_PCS_RSFEC 的步进和别家不一样，只有 16'h0080——通道 1 的 TX_PCS_RSFEC 基地址是 16'h3080 而不是 16'h3200。这种”同一批寄存器、不同组不同步进”的设计是这本手册最容易踩的坑，写驱动时建议把基地址计算封装成函数而不是手抄常量。
位域表格五列结构：手册的通用语言
全书 400 多个寄存器，每个都用同一种五列表格描述。看懂一张表，就看懂了所有表。以 RX_MAC 里的 FCS 控制寄存器为例（这是 MAC 收方向最常用寄存器之一）：
| Address | Register Name | Description | ||
| 16'h012C | RX_MAC_FCS_CTL | Received FCS Control Register | ||
| Field Bits | Field Name | Type | Reset Value | Description |
| 31:3 | unused | RO | 0 | Unused |
| 2 | FCS_INVERT_EN | RW | 0 | 0: 4-byte FCS is checked against the regular calculated CRC value1: 4-byte FCS is checked against the inverted calculated CRC value |
| 1 | FCS_CHECK_EN | RW | 1 | 0: 4-byte FCS is not checked against the calculated CRC value1: 4-byte FCS is checked against the calculated CRC value and flagged with a packet error as is exits to the Client interface |
| 0 | FCS_REMOVE_EN | RW | 1 | 0: 4-byte FCS is not removed from data to client1: 4-byte FCS is removed from data and frame markers adjusted accordingly to client |
五列的含义：
| 列 | 含义 | 阅读要点 |
|---|---|---|
| Field Bits | 该字段占寄存器 32 位中的哪几位 | 2 表示单 bit 2；31:3 表示从 31 位到 3 位的一段 |
| Field Name | 字段名，通常即见名知意 | 同名前缀 + 编号（如 LANE_0~LANE_3）表示一组并列字段挤在同一个寄存器里 |
| Type | 读写属性（见下一节） | 决定你能不能写它、写它会发生什么 |
| Reset Value | 复位后的默认值 | 默认值往往就是”推荐工作值”，很多位不需要动 |
| Description | 功能描述 | 英文原文，重点看 0: 和 1: 两行，分别写明写 0 和写 1 的效果 |
表格上方还有两行头部信息：Address（组内偏移地址）和 Register Name，以及一句话的 Description 概述整个寄存器是干嘛的。一个寄存器恰好 32 位宽——把所有 Field Bits 的区间拼起来应该正好覆盖 [31:0]，中间的空隙通常就是 unused 或 RESERVED。
读写属性：RO、RW、RW1C、ROP 各是什么意思
Type 列的取值不多，但每个都事关操作正确性：
| 类型 | 全称 | 你能做什么 | 典型出现位置 |
|---|---|---|---|
| RO / R0 | Read Only | 只能读，写无效 | unused 填充位、硬件状态位 |
| RW | Read/Write | 可读可写，写什么就是什么 | 几乎所有配置位 |
| RW1C | Write 1 to Clear | 平时读的是锁存状态；写 1 把该位清 0，写 0 无效果 | 中断锁存寄存器 LATCHED_INT |
| ROP | Read Only Poll | 只读的统计计数器快照 | MAC 统计计数器 CNT 字段 |
三个最容易犯的错都跟 RW1C 有关。第一，清中断要写 1 不是写 0——想把 LATCHED_INT 的某位清掉，软件要向那一位写 1；顺手写 32'h0 全清是无效的。第二，RW1C 位和 RW 位混在同一个寄存器里时（很常见），写整个寄存器前要先读出原值，把 RW 位保持原样、只想清的 RW1C 位给 1，否则会把不想动的 RW 配置位改掉。第三，有的模块还提供”总清”开关，比如 LOCAL_INT_CNT_CTL 的 LATCHED_INT_CLEAR 位，它在”从 0 到 1 的跳变”瞬间清掉全部锁存位——也就是说连续写两次 1 不一定有第二次效果，要 0→1→0→1 地打拍。
ROP 计数器要成对读
MAC 统计计数器是 36 位（100G 及以下）或 48 位（200G 及以上），但寄存器只有 32 位宽，所以拆成 MSB/LSB 两个寄存器。先读 LSB 再读 MSB，两次读之间计数器还在走，拼出来可能差一点点——精确读取时通常连读两次 LSB 判断是否进位。
Reset Value：为什么默认值本身就携带信息
Reset Value 列不只是”告诉你上电是几”，它往往直接暴露了推荐配置。几个例子：
- TX_MAC MAIN_CTL1 的
PREAMBLE_INS_EN默认 1——前导码插入默认就开着，你不用动； - 同一寄存器的
AVERAGE_IPG默认 0，对应平均帧间隔 12 字节（IEEE 802.3 标准 IPG）；写成 1 会缩到 8，且只在 ≤400G 模式下支持； FORCE_LFI/FORCE_RFI默认都是 0，手册特别提醒两个只能开一个，都开行为未定义；- RESET_CTRL 的
CORE_DP_RESET等 4 个复位位默认 0（不复位），但 SERDES_HANDLER_CTRL 的TX/RX_SER_HNDLR_RESET默认却是 1（复位保持）——说明 SerDes handler 侧上电后需要软件显式拉出复位。这两处默认值方向相反，是流程类配置最容易漏的地方。
读手册时建议拿荧光笔把所有”默认值 ≠ 直觉”的位标出来，这些就是调试时最值得第一眼确认的位。
RESERVED、unused、SPARE：三类”别碰”的位怎么区分
每张表里都有大量”看起来没用”的字段，它们分三种，处理方式不同：
| 字段名 | Type | 含义 | 处理方式 |
|---|---|---|---|
| unused | RO | 功能未实现，读恒 0 | 直接忽略 |
| RESERVED | RW | 保留位，但物理上可写 | 保持默认值，不要改——手册明确写 “Reserved - Do Not Touch” |
| SPARE_x | RW | 厂商预留的备用的寄存器空间 | 保持默认值，除非 FAE 明确指示 |
特别注意 RESERVED 虽然标成 RW，但它是设计者给自己留的余地，不是给你用的。有些 RESERVED 字段还有非零默认值（比如 TX_MAC MAIN_CTL1 的 [13:6] 默认 8'd16），说明这些位背后接了实际的硬件行为——擅自清零可能直接打断数据通路。
寄存器族规律：一份模板管几百个寄存器
这本手册 400 多个寄存器，真正”独立”的其实不到 100 个，其余都是同模板复制的”寄存器族”。识别出族规律，手册能薄一半：
AM marker 族：ETH_100G/50G/25G_AM_CFG、TX/RX_PCS_BASE 的 AM 部分全是同一个模板——每个 lane 两个 24 位 MARKER 寄存器（AM_LNx_M2_M1_M0 和 AM_LNx_M6_M5_M4），字段永远是 [23:0] MARKER RW，区别只是默认的 AM 码字不同。比如 TX 侧 100G 的 AM_LN0_M2_M1_M0 默认 24'h2168c1，而手册特别注明”默认值对应 100GE，50G/40G 应用需要重新编程”——同一套寄存器换速率要换码字，这是族规律之外必须记住的例外。100G 有 20 个 lane（LN0~LN19），所以一章里 40 个寄存器其实只是一句话的事。
BIP/误码计数族：RX_PCS_RSFEC 的 BIP_ERR_CNT_LN0 到 LN19、FEC 符号错误直方图 FEC_HISTO_SYMB_ERR0~14 等，全是”同一字段名 + lane 序号”的复制，读法完全一致。
MAC 统计族：TX_MAC/RX_MAC 各有约 45 个统计计数器，全部长成 [31:16] unused RO + [15:0] CNT ROP（MSB 寄存器）或 [31:0] CNT ROP（LSB 寄存器）的样子，只是统计对象不同——按帧长分 64B、65127B、128255B……一直到 9601B 以上共 13 档，按帧类型分 unicast/multicast/broadcast/pause 等。
通关自测
以下问题能不翻书答出来，说明这一篇的目标达成了：
25G RS-FEC 模式的通道 2，RX_MAC 的基地址是多少？
RX_MAC 基地址 = 16’hC000 + K*16’h0200，K=2 时 = 16’hC400。注意 K 规则来自 MEMORY MAP 表：25G 模式 K 可取 0~3。
LATCHED_INT 寄存器想把 bit 18（ABORT_ERR）清掉，软件应该写 32'h00040000 还是 32'h0？
应该写 1 到 bit 18，即 32’h00040000。RW1C 属性是”写 1 清零、写 0 无效”，写全 0 什么也清不掉。
Type 列出现 ROP 的字段，和 RO 有什么区别？一般出现在哪类寄存器？
ROP（Read Only Poll）本质也是只读，但特指统计计数器的周期快照值，MAC 统计计数器的 CNT 字段全是 ROP；普通 RO 多用于 unused/状态位。遇到 ROP 要想到 MSB/LSB 成对拼接读。
为什么 RESET_CTRL 的复位位默认 0，而 SERDES_HANDLER_CONTROL 的复位位默认 1？
默认值方向相反说明上电状态不同：core 数据通路默认处于工作态，而 SerDes handler 默认保持在复位态，需要软件写 0 拉出。这提醒我们配置流程要”逐模块确认复位状态”，不能想当然。
RESERVED 字段标成 RW，为什么不能写？
RESERVED 是设计保留位，部分还有非零默认值（如 MAIN_CTL1 的 [13:6] 默认 8’d16），背后可能连着实际硬件行为。写它可能破坏数据通路，手册明确 “Do Not Touch”。