JESD204B中的鏈路同步和對齊：了解控制字符

 目前，將JESD204B作為高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器首選數(shù)字接口的趨勢如火如荼。JESD204接口于2006年首次發(fā)布，2008年改版為JESD204A，2011年8月再改版為目前的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(yōu)勢。采用JESD204B的設計擁有更快的接口帶來的好處，能與轉(zhuǎn)換器更快的采樣速率同步。其封裝引腳數(shù)量減少，由此減小了封裝尺寸，縮短了走線長度。該標準同時適用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)，其主要目的是作為現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的通用接口——比如，Xilinx Kintex或Vertex平臺——但也可用于ASIC。

JESD204B由于引入了新的數(shù)據(jù)項和參數(shù)，因此在前期復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。了解控制字符有助于加深對鏈路同步和對齊方式的認識。由此可以幫助設計師了解如何調(diào)試利用JESD204接口設計原型時可能出現(xiàn)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(shù)據(jù)對齊和同步，并對錯誤進行監(jiān)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。

其工作原理為，JESD204B字被映射成有效的8b/10b編碼字，并以特定規(guī)則設為幀和多幀。在此過程中，8b/10b編碼通過利用控制字符可帶來串行數(shù)據(jù)鏈路的優(yōu)勢，這些控制字符則具備執(zhí)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，可為JESD204B數(shù)據(jù)流實現(xiàn)各種功能。 這些字符為/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于代碼組同步流程(通過置位!SYNC)。接收器發(fā)布同步請求后，發(fā)射器就開始發(fā)出/K/ = /K28.5/字符。接收器同步，并等待至少4個連續(xù)的/K/ = /K28.5/字符。然后，接收器取消其同步請求。該過程按照操作子類要求執(zhí)行。對于子類0(無確定性延遲)，接收器在收到4個連續(xù)的/K/ = /K28.5/字符之后，取消任何幀邊界上的同步請求。對于子類1和子類2(有確定性延遲，分別為SYSREF或!SYNC)，接收器在收到4個連續(xù)的/K/ = /K28.5/字符之后，取消任何局部多幀時鐘邊界上的同步請求。

圖1：/K/控制字符流

/A/ = /K28.3/控制字符用于串行數(shù)據(jù)流中的多幀對齊。由發(fā)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后8位字等于上一幀的最后8位字時，該8位字將被一個/A/ = /K28.3/字符取代。即使上一幀的最后8位字也是一個控制字符，也會發(fā)生這種情況。

/R/ = /K28.0/控制字符用于指示多幀的開始。如果發(fā)射器發(fā)射一個初始通道對齊序列，則/R/ = /K28.0/將是發(fā)出的第一個非-/K28.5/字符。在初始通道對齊序列期間，發(fā)射器將始終發(fā)射一個/R/ = /K28.0/字符以指示多幀的開始，發(fā)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，用于提示接收器，配置數(shù)據(jù)即將開始。必須記住，這個特定的控制字符只用于初始通路對齊序列中，而不用在數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜魏纹渌A段。

圖2：/R/、/A/和/Q/控制字符。

/F/ = /K28.7/控制字符用于串行數(shù)據(jù)流中的幀對齊。該字符由發(fā)射器在特定條件下插入幀末尾。當前幀的最后8位字(不是多幀的最后8位字)等于上一幀的最后8位字時，該8位字將被一個/F/ = /K28.7/字符取代。然而，如果上一幀的最后8位字為一個/F/ = /K28.7/字符，則當前8位字不會被取代。

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位二進制表達式一并列出。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(shù)據(jù)傳輸?shù)闹绷髌胶?，以及接口的交流耦合。這與8b/10b數(shù)據(jù)字中同樣存在DC平衡的數(shù)據(jù)是一致的。該方案符合IEEE 802.3中的8b/10b編碼規(guī)范。

表1：8b/10b控制字符

結論

隨著JESD204成為模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)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(yōu)勢。

ESD204中使用的控制字符可使鏈路得到正確同步和監(jiān)控，以便對齊。各個控制字符都負責一種特定功能，維系著JESD204發(fā)射器與接收器之間的鏈路。這些控制字符也為監(jiān)控JESD204B鏈路、檢測錯誤提供了一種方法。

隨著對JESD204B標準了解的不斷深入，就會發(fā)現(xiàn)該標準的諸多優(yōu)勢，比如內(nèi)置對齊、監(jiān)控和錯誤檢測等功能，這彰顯了標準的穩(wěn)健可靠。JESD204B必將帶著最新一代數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器邁入更高采樣速率、更小封裝尺寸的時代。