JESD204B中的鏈路同步和對齊：了解控制字符

目前，將JESD204B作為高速數據轉換器首選數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(shù)相比，該接口在效率上技高一籌，同時(shí)還有多種其他優(yōu)勢。采用JESD204B的設計擁有更快的接口帶來(lái)的好處，能與轉換器更快的采樣速率同步。其封裝引腳數量減少，由此減小了封裝尺寸，縮短了走線(xiàn)長(cháng)度。該標準同時(shí)適用于模數轉換器(A/D)和數模轉換器(D/A)，其主要目的是作為現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)的通用接口——比如，Xilinx Kintex或Vertex平臺——但也可用于A(yíng)SIC。

JESD204B由于引入了新的數據項和參數，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試利用JESD204接口設計原型時(shí)可能出現的鏈路問(wèn)題。每個(gè)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，并對錯誤進(jìn)行監控。如果某個(gè)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，并以特定規則設為幀和多幀。在此過(guò)程中，8b/10b編碼通過(guò)利用控制字符可帶來(lái)串行數據鏈路的優(yōu)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(gè)控制字符，可為JESD204B數據流實(shí)現各種功能。 這些字符為/K/、/F/、/A/、/R/和/Q/共五個(gè)控制字符。

一堆字符!

/K/ = /K28.5/控制字符通過(guò)同步接口用于代碼組同步流程(通過(guò)置位!SYNC)。接收器發(fā)布同步請求后，發(fā)射器就開(kāi)始發(fā)出/K/ = /K28.5/字符。接收器同步，并等待至少4個(gè)連續的/K/ = /K28.5/字符。然后，接收器取消其同步請求。該過(guò)程按照操作子類(lèi)要求執行。對于子類(lèi)0(無(wú)確定性延遲)，接收器在收到4個(gè)連續的/K/ = /K28.5/字符之后，取消任何幀邊界上的同步請求。對于子類(lèi)1和子類(lèi)2(有確定性延遲，分別為SYSREF或!SYNC)，接收器在收到4個(gè)連續的/K/ = /K28.5/字符之后，取消任何局部多幀時(shí)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據流中的多幀對齊。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(shí)，該8位字將被一個(gè)/A/ = /K28.3/字符取代。即使上一幀的最后8位字也是一個(gè)控制字符，也會(huì )發(fā)生這種情況。

/R/ = /K28.0/控制字符用于指示多幀的開(kāi)始。如果發(fā)射器發(fā)射一個(gè)初始通道對齊序列，則/R/ = /K28.0/將是發(fā)出的第一個(gè)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(gè)/R/ = /K28.0/字符以指示多幀的開(kāi)始，發(fā)射一個(gè)/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，配置數據即將開(kāi)始。必須記住，這個(gè)特定的控制字符只用于初始通路對齊序列中，而不用在數據傳輸的任何其他階段。

圖2：/R/、/A/和/Q/控制字符。

/F/ = /K28.7/控制字符用于串行數據流中的幀對齊。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(shí)，該8位字將被一個(gè)/F/ = /K28.7/字符取代。然而，如果上一幀的最后8位字為一個(gè)/F/ = /K28.7/字符，則當前8位字不會(huì )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(jìn)制表達式一并列出。每個(gè)控制字符都對應兩個(gè)10位二進(jìn)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編碼規范。

表1：8b/10b控制字符

結論

隨著(zhù)JESD204成為模數和數模轉換器的首選接口，有必要了解該技術(shù)的各個(gè)方面。其比先前的接口技術(shù)更復雜。然而，JESD204B確實(shí)也有顯著(zhù)優(yōu)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(gè)控制字符都負責一種特定功能，維系著(zhù)JESD204發(fā)射器與接收器之間的鏈路。這些控制字符也為監控JESD204B鏈路、檢測錯誤提供了一種方法。

隨著(zhù)對JESD204B標準了解的不斷深入，就會(huì )發(fā)現該標準的諸多優(yōu)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必將帶著(zhù)最新一代數據轉換器邁入更高采樣速率、更小封裝尺寸的時(shí)代。