此篇文章深入淺出介紹了關(guān)于高速串行收發(fā)器的幾個重要概念和注意事項,為方便知識點復(fù)習(xí)總結(jié)和后續(xù)查閱特此轉(zhuǎn)載。
一、為什么要用Serdes
傳統(tǒng)的源同步傳輸,時鐘和數(shù)據(jù)分離。在速率比較低時(<1000M),沒有問題。
在速率越來越高時,這樣會有問題
由于傳輸線的時延不一致和抖動存在,接收端不能正確的采樣數(shù)據(jù),對不準(zhǔn)眼圖中點。然后就想到了從數(shù)據(jù)里面恢復(fù)出時鐘去采樣數(shù)據(jù),即CDR
這樣就不存在延遲不一致的情況,有輕微的抖動也不會影響采樣(恢復(fù)的時鐘會隨著數(shù)據(jù)一起抖動)。
二 、為什么要用8b10b,64b66b?
1 提供足夠的跳變來恢復(fù)時鐘
這樣還有問題,收發(fā)兩端必須共地,但往往很難實現(xiàn)。
于是采樣差分信號傳輸,為了防止共模電壓在接收端導(dǎo)致電流過大,使用電流驅(qū)動模式??吹浇邮斩擞?a href="http://m.hljzzgx.com/tags/電容/" target="_blank">電容進(jìn)行交流耦合,隔直流。這樣又帶來一個問題,需要DC平衡。所以有了下面另一個原因。
2 DC平衡,即0和1的數(shù)量要相等。
3 run length,0和1連續(xù)出現(xiàn)的最大長度
AGC自動增益控制需要交流分量才能實現(xiàn)放大
4 comma碼,K碼
在serdes上面的高速串行流在接收端需要重新串并轉(zhuǎn)化成多字并行,怎么找到字的邊界進(jìn)行對齊呢?這就需要一個特殊的序列,這就是comma碼。 傳輸過程中需要的一些控制,最好不要和數(shù)據(jù)沖突了,這就是K碼。基于以上四個原因,就有了8b10b,64b66b的出現(xiàn)。
三 、8b10b編碼
8b10b編碼一句話概括起來就是把8bit的數(shù)據(jù)變成10bit的數(shù)據(jù),其中所有1或0的個數(shù)不會超過6個,并且連續(xù)的1或0的個數(shù)不會超過4個。這樣原本1024的漢明空間編碼后就大大減小了。其中有256個data碼和12K碼控制碼。這樣數(shù)據(jù)和控制碼不會重合。
其中K28.1,K28.5,K28.7可以作為分隔碼,也叫comma碼,用于接收端在串行的數(shù)據(jù)流中找到字節(jié)邊界。常用的K28.5即0xBC。因為正常傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也可能有0xBC,怎么區(qū)分呢?是有一根單獨的控制線,tx_is_K在傳輸K碼時拉高,在傳數(shù)據(jù)時拉低,去控制8b10b的編碼模塊到底是編碼成數(shù)據(jù)還是控制K碼。
四、Xilinx Serdes的幾個細(xì)節(jié)
1.COMMA碼使用
K28.5,0xBC,+0101_111100,-1010_000011; 為檢測字節(jié)分割。 使用其它K碼,作為幀開始,幀結(jié)束,時鐘修正和數(shù)據(jù)對齊。
2.多字節(jié)處理
在數(shù)據(jù)率比較高的時候,外部位寬可能是2字(16位)或者4字(32位)。這是如果收發(fā)雙方不約定好在高低哪個字發(fā)送comma碼,這時是可以檢測字邊界,但接收端就會出現(xiàn)高低字節(jié)翻轉(zhuǎn)的情況。在任意對于單COMMA的數(shù)據(jù)對齊,選擇偶數(shù)字節(jié)對齊。發(fā)送的時候 0x5ABC->2’b01。
也可以選擇發(fā)送組合的comma碼,就是把NP的comma拼接起來發(fā)送,這樣接收端就檢測16bit的雙字邊界。也可以避免上面的情況出現(xiàn)。發(fā)送的時候0xBCBC->2’b11
注意:decode valid comma only不要選,因為還可能發(fā)送其他的K碼用于控制。反正8b10b是用的收發(fā)器硬核的資源,不用白不用。
3、環(huán)回設(shè)置:
1.“000”:正常模式
2.“001”:近端PCS環(huán)回
3.“010”:近端PMA環(huán)回
4.“100”:遠(yuǎn)端PMA環(huán)回
5.“110”:遠(yuǎn)端PCS環(huán)回
注意Xilinx例化的example的文件中配置的環(huán)回是預(yù)留環(huán)回接口的意思,仍然需要另外手動配置。
4、fsm_down狀態(tài)機(jī)
在Monitor Data_Valid模塊,是用的frame_check的正確的信號,校驗失敗會導(dǎo)致復(fù)位GTrxreset??梢圆挥眠@個反饋,直接置1。需要手動改一下。
原文標(biāo)題:xilinx 高速收發(fā)器Serdes深入研究
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審核編輯:湯梓紅
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