JESD204B中的鏈路同步和對齊:瞭解控制字符

目前,將JESD204B作爲高速數據轉換器首選數字接口的趨勢如火如荼。JESD204接口於2006年首次發佈,2008年改版爲JESD204A,2011年8月再改版爲目前的JESD204B。與LVDS等以前的技術相比,該接口在效率上技高一籌,同時還有多種其他優勢。採用JESD204B的設計擁有更快的接口帶來的好處,能與轉換器更快的採樣速率同步。其封裝引腳數量減少,由此減小了封裝尺寸,縮短了走線長度。該標準同時適用於模數轉換器(A/D)和數模轉換器(D/A),其主要目的是作爲現場可編程門陣列(FPGA)的通用接口——比如,Xilinx Kintex或Vertex平臺——但也可用於ASIC。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201610/307977.htm

JESD204B由於引入了新的數據項和參數,因此在前期複雜性上與其前身存在差異。在本文中,我們將深入考察JESD204接口中所使用的控制字符。瞭解控制字符有助於加深對鏈路同步和對齊方式的認識。由此可以幫助設計師瞭解如何調試利用JESD204接口設計原型時可能出現的鏈路問題。每個控制字符都負責一種不同的功能,幫助維持鏈路數據對齊和同步,並對錯誤進行監控。如果某個預期字符缺失,或者收到意外字符,接收器就知道存在錯誤。

其工作原理爲,JESD204B字被映射成有效的8b/10b編碼字,並以特定規則設爲幀和多幀。在此過程中,8b/10b編碼通過利用控制字符可帶來串行數據鏈路的優勢,這些控制字符則具備執行各種通路對齊功能的能力。8b/10b編碼中主要有5個控制字符,可爲JESD204B數據流實現各種功能。 這些字符爲/K/、/F/、/A/、/R/和/Q/共五個控制字符。

一堆字符!

/K/ = /K28.5/控制字符通過同步接口用於代碼組同步流程(通過置位!SYNC)。接收器發佈同步請求後,發射器就開始發出/K/ = /K28.5/字符。接收器同步,並等待至少4個連續的/K/ = /K28.5/字符。然後,接收器取消其同步請求。該過程按照操作子類要求執行。對於子類0(無確定性延遲),接收器在收到4個連續的/K/ = /K28.5/字符之後,取消任何幀邊界上的同步請求。對於子類1和子類2(有確定性延遲,分別爲SYSREF或!SYNC),接收器在收到4個連續的/K/ = /K28.5/字符之後,取消任何局部多幀時鐘邊界上的同步請求。

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圖1:/K/控制字符流

/A/ = /K28.3/控制字符用於串行數據流中的多幀對齊。由發射器在特定條件下插入多幀末尾。這種情況下,當多幀末尾的當前幀的最後8位字等於上一幀的最後8位字時,該8位字將被一個/A/ = /K28.3/字符取代。即使上一幀的最後8位字也是一個控制字符,也會發生這種情況。

/R/ = /K28.0/控制字符用於指示多幀的開始。如果發射器發射一個初始通道對齊序列,則/R/ = /K28.0/將是發出的第一個非-/K28.5/字符。在初始通道對齊序列期間,發射器將始終發射一個/R/ = /K28.0/字符以指示多幀的開始,發射一個/A/ = /K28.3/字符以指示多幀的結束。

/Q/ = /K28.4/控制字符用在初始通路對齊序列中,用於提示接收器,配置數據即將開始。必須記住,這個特定的控制字符只用於初始通路對齊序列中,而不用在數據傳輸的任何其他階段。

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圖2:/R/、/A/和/Q/控制字符。

/F/ = /K28.7/控制字符用於串行數據流中的幀對齊。該字符由發射器在特定條件下插入幀末尾。當前幀的最後8位字(不是多幀的最後8位字)等於上一幀的最後8位字時,該8位字將被一個/F/ = /K28.7/字符取代。然而,如果上一幀的最後8位字爲一個/F/ = /K28.7/字符,則當前8位字不會被取代。

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圖3:/F/和/A/控制字符——幀和多幀對齊

所有這些控制字符(/K/、/F/、/A/、/R/和/Q/)都在表1中與其10位二進制表達式一併列出。每個控制字符都對應兩個10位二進制表達式,從而確保了數據傳輸的直流平衡,以及接口的交流耦合。這與8b/10b數據字中同樣存在DC平衡的數據是一致的。該方案符合IEEE 802.3中的8b/10b編碼規範。

表1:8b/10b控制字符

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結論

隨着JESD204成爲模數和數模轉換器的首選接口,有必要了解該技術的各個方面。其比先前的接口技術更復雜。然而,JESD204B確實也有顯著優勢。

ESD204中使用的控制字符可使鏈路得到正確同步和監控,以便對齊。各個控制字符都負責一種特定功能,維繫着JESD204發射器與接收器之間的鏈路。這些控制字符也爲監控JESD204B鏈路、檢測錯誤提供了一種方法。

隨着對JESD204B標準瞭解的不斷深入,就會發現該標準的諸多優勢,比如內置對齊、監控和錯誤檢測等功能,這彰顯了標準的穩健可靠。JESD204B必將帶着最新一代數據轉換器邁入更高採樣速率、更小封裝尺寸的時代。

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