在JESD204C介紹性系列的第一部分，通過描述JESD204標準解決的一些問題來解釋新版本。通過描述新的術(shù)語和特性來總結(jié)B標準和C標準的區(qū)別，然后層層總結(jié)這些區(qū)別。既然第1部分已經(jīng)為理解奠定了基礎(chǔ)，現(xiàn)在讓我們進一步研究JESD204C標準的一些更引人注目的新特性。

64b/66b和64b/80b鏈路層

對于64b/66b鏈路層，66位數(shù)據(jù)塊由兩個同步報頭和八個八位字節(jié)的樣本數(shù)據(jù)組成，其中一些基于IEEE 802.3第49條中定義的數(shù)據(jù)塊格式。與IEEE標準不同，它沒有編碼——有效載荷數(shù)據(jù)只是轉(zhuǎn)換器樣本數(shù)據(jù)，由傳輸層打包成數(shù)據(jù)幀。采樣數(shù)據(jù)必須加擾，因為沒有編碼來確保一定量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以提供直流平衡。這些幀數(shù)據(jù)的加擾八位字節(jié)被直接放入鏈路層，并附加了兩個同步頭。

64b/66b數(shù)據(jù)塊的格式如圖1所示。此示例顯示了一個數(shù)據(jù)通道由幀組成的情況，每個幀包含一個來自轉(zhuǎn)換器的樣本。塊映射規(guī)則與JESD204B標準中的幀映射規(guī)則非常相似。從八位字節(jié)到64位數(shù)據(jù)塊的映射是按順序完成的，其中D0代表幀的第一個八位字節(jié)。例如，如果F = 8，D0代表JESD204C幀的第一個八位字節(jié)，D7代表JESD204C幀的最后一個八位字節(jié)。幀的第一個八位字節(jié)的MSB是轉(zhuǎn)換器0的樣本0的MSB(類似于JESD204B)。例如，如果F = 2，D0和D1代表第一幀，D2和D3代表第二幀，以此類推。

根據(jù)JESD204B中使用的方法，多個塊中的八位字節(jié)按照從MSB到LSB的順序傳輸?shù)郊訑_器/解擾器。

在E = 1的情況下，每個多塊從幀邊界開始。如果e >: 1，擴展多塊將從(必須從)幀邊界開始。有關(guān)更多信息，請參考多塊(兆字節(jié))和擴展多塊(EMB)章節(jié)。

圖1。64b/66b數(shù)據(jù)塊格式示例，LMFS = 1.1.2.1，N = N' = 16

同步頭是一個2位未加擾值，位于每個數(shù)據(jù)塊的開頭。對其內(nèi)容進行分析后，將其用于解碼單個同步轉(zhuǎn)換位。這些位或者用0-1序列表示邏輯1，或者用1-0序列表示邏輯0。表1列出了同步頭的轉(zhuǎn)換位值。

表1 .同步頭值

值同步頭位(0.1)同步轉(zhuǎn)換位00無效01110011無效

64b/80b數(shù)據(jù)塊的格式如圖2所示。除了樣本數(shù)據(jù)的八個八位字節(jié)和兩個同步報頭之外，每個八位字節(jié)之間還有兩個填充位。填充位的值由17位PRBS序列決定，以減少雜散并確保適當數(shù)量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以保持直流平衡。在樣本數(shù)據(jù)被加擾后，未加擾的填充位被插入到塊中。

圖2。64b/80b數(shù)據(jù)塊格式示例，LMFS = 1.1.2.1，N = N' = 16

提供64b/80b選項以保持與8b/10b相同的時鐘比，這有助于簡化鎖相環(huán)(鎖相環(huán))的設(shè)計，同時最大限度地減少雜散。對于希望通過使用前向糾錯或使用同步字來提供其他功能的應(yīng)用，應(yīng)該選擇64b/80b而不是8b/10b，這將在后面詳細討論。

多塊(兆字節(jié))和擴展多塊(EMB)

JESD204C多區(qū)塊共有32個區(qū)塊。每個多塊中的32個同步轉(zhuǎn)換位構(gòu)成一個32位同步字。這個我們后面會詳細討論。擴展多塊是一個e-多塊容器，它必須包含整數(shù)個幀。當多個幀不包含整數(shù)個幀時，e >: 1 .多塊和擴展多塊的格式如圖3所示。

圖3。jesd204c多塊和擴展多塊格式

根據(jù)使用的64位編碼方案，多個塊可以是2112 (32×66)位或2560 (32×80)位。對于大多數(shù)情況，擴展多塊只是一個多塊。將e參數(shù)引入JESD204C，確定擴展多塊中的多塊個數(shù)。e的默認值是1。如上所述，當幀f中的八位字節(jié)數(shù)不是2的倍數(shù)時，此配置要求e >: 1 .E的公式是E = LCM(F，256)/256。當發(fā)送12位樣本和N' = 12時，通常選擇這些配置來最大化鏈路中的帶寬效率。該要求確保EMB邊界與幀邊界一致。

圖4和5示出了e >: 1 JESD204C配置示例。所示的JESD204C配置適用于以下情況:lmfs = 2.8.6.1，N' = 12，E = 3。圖4顯示了傳輸層的映射。在這種配置中，每個通道有四個12位樣本，相當于六個八位字節(jié)。由于多個數(shù)據(jù)塊的每個數(shù)據(jù)塊需要8個八位字節(jié)，因此該數(shù)據(jù)塊由后續(xù)幀中的2個八位字節(jié)(1.33個樣本)填充。

圖4。傳輸層映射，LMFS = 2.8.6.1，N' = 12，E = 3

圖5示出了如何使用來自傳輸層的數(shù)據(jù)幀來形成塊和多個塊。如圖，可以看到幀邊界與每三個塊的塊邊界對齊。因為多塊由32個塊組成，所以在第三個多塊之前，它不能與多塊對齊。所以，E = 3。

圖5。串行輸出多塊/幀對齊，LMFS = 2.8.6.1，N' = 12，E = 3

LEMC是一個擴展的多塊計數(shù)器，大致相當于8b/10b鏈路層的LMFC。SYSREF對齊系統(tǒng)中的所有l(wèi)emc，并使用LEMC邊界來確定同步和通道對齊。

同步字

32位同步字由32個塊的每個同步頭位組成，其中第一個塊傳輸位0。同步字用于提供通道同步和實現(xiàn)確定性延遲。此外，它可以選擇性地提供循環(huán)冗余校驗和前向糾錯，或者為發(fā)射機提供命令信道來與接收機通信。

32位同步字有三種不同的格式選項。在每種情況下，都需要多塊序列的結(jié)尾，因為它用于獲得多塊同步和信道對準。表2和表3顯示了兩種最常見的用例中可用的不同位字段。

表2 .CRC-12同步字

同步字位域名功能0CRC1112位CRC值的位11:9—適用于之前的多塊1CRC102CRC931始終為14CRC812位CRC值的位8:6—適用于之前的多塊5CRC76CRC671始終為18CRC512位CRC值的位5:3—適用于之前的多塊9CRC410CRC3111始終為112CRC212位CRC值的位2:0—適用于之前的多塊13CRC114CRC0151始終為116Cmd67位命令通道的位7:517Cmd518Cmd4191始終為120Cmd37位命令通道的位4:221Cmd222Cmd1231始終為124Cmd07位命令通道的位0251始終為126EoEMB擴展多塊結(jié)束位270多塊結(jié)束導頻信號280290300311

表3 .前向糾錯同步字

同步字位域名功能0FEC[25]26位前向糾錯字的位25:4—適用于之前的多塊1FEC[24]2FEC[23]3FEC[22]4FEC[21]5FEC[20]6FEC[19]7FEC[18]8FEC[17]9FEC[16]10FEC[15]11FEC[14]12FEC[13]13FEC[12]14FEC[11]15FEC[10]16FEC[9]17FEC[8]18FEC[7]19FEC[6]20FEC[5]21FEC[4]22EoEMB擴展多塊結(jié)束位23FEC[3]26位前向糾錯字的位3:0—適用于之前的多塊24FEC[2]25FEC[1]26FEC[0]270多塊結(jié)束導頻信號280290300311

64b/66b鏈接操作

當使用64b/66b鏈路層時，鏈路建立過程從同步報頭對齊開始，然后是擴展多塊同步，最后是擴展多塊對齊。

同步頭對準

同步頭中的同步轉(zhuǎn)換位確保每個塊邊界都有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(66位)。JESD204C接收器中的狀態(tài)機檢測到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并在66位后尋找另一個轉(zhuǎn)換。如果狀態(tài)機以66位的間隔檢測到64個連續(xù)的位轉(zhuǎn)換，將實現(xiàn)同步頭鎖定。如果沒有檢測到64個連續(xù)的轉(zhuǎn)換，狀態(tài)機重新啟動。

擴展多塊同步

一旦實現(xiàn)同步報頭對齊，接收器將在轉(zhuǎn)換位中尋找擴展的多塊結(jié)束(EoEMB)序列(100001)。同步字的結(jié)構(gòu)確保該序列只能在適當?shù)臅r間出現(xiàn)。一旦確定了EoEMB，狀態(tài)機將每32個同步字檢查一次，以確保有多個結(jié)束導頻信號(00001)。如果E = 1，導頻信號也會存在于EoEMB位。如果e >: 1，則每個E × 32轉(zhuǎn)換位的導頻信號將包含EoEMB位。一旦檢測到四個連續(xù)的有效序列，就可以實現(xiàn)擴展的多塊結(jié)束鎖(EMB鎖)。繼續(xù)監(jiān)控每個E × 32轉(zhuǎn)換位。如果沒有檢測到有效序列并且校準過程被重置，則EMB _鎖定丟失。

擴展多塊(通道)對齊

使用64b/66b鏈路層的信道對齊與使用8b/10b鏈路層的信道對齊非常相似，每個信道上的JESD204C接收器使用彈性緩沖器來存儲輸入數(shù)據(jù)。這被稱為擴展多塊對齊，緩沖器開始在EoEMB邊界存儲數(shù)據(jù)(而不是使用8b/10b鏈路層時在ILAS期間的/K/ to /R/邊界)。圖6顯示了如何實現(xiàn)通道對齊。每個通道的接收緩沖區(qū)在接收到EoEMB的最后一位(最后一個接收通道除外)后開始緩沖數(shù)據(jù)。收到最后一個接收通道的EoEMB后，會觸發(fā)釋放所有通道的接收緩沖區(qū)，所以現(xiàn)在所有通道都對齊了。

圖6。JESD204C擴展多塊(通道)對齊

錯誤監(jiān)控和前向糾錯

JESD204C同步字選項使用戶能夠監(jiān)控或糾正JESD204數(shù)據(jù)傳輸中可能出現(xiàn)的錯誤。糾錯將導致額外的系統(tǒng)延遲。對于大多數(shù)應(yīng)用，使用CRC-12同步字進行錯誤監(jiān)控是可行的，因為它提供了大于1×10–15的誤碼率。

JESD204C發(fā)射機中的CRC-12編碼器接收每個多塊的加擾數(shù)據(jù)位，并計算12個奇偶校驗位。這些奇偶校驗位在隨后的塊中被傳輸?shù)浇邮掌?。接收器還將從每個接收的數(shù)據(jù)塊中計算12個奇偶校驗位，并將它們與同步字中接收的位進行比較。如果所有奇偶校驗位都不匹配，則接收數(shù)據(jù)中至少有一個錯誤，這可能會觸發(fā)錯誤標志。

對于對額外延遲不敏感但對錯誤敏感的應(yīng)用(如測試和測量設(shè)備)，使用前向糾錯可以使誤碼率優(yōu)于10×10–24。JESD204C發(fā)射機中的前向糾錯電路計算多個塊中加擾數(shù)據(jù)比特的前向糾錯奇偶校驗位，并將這些奇偶校驗位編碼在下一個多個塊的同步頭比特流上。接收器計算接收位的校正子，這是本地生成的奇偶校驗位和接收的奇偶校驗位之間的差值。如果校正子為0，則假設(shè)接收的數(shù)據(jù)位是正確的。如果校正子不是0，它可以用來確定最可能的錯誤。

前向糾錯奇偶校驗位的計算方法類似于循環(huán)冗余校驗。前向糾錯編碼器從多個塊接收2048位加擾數(shù)據(jù)位，并添加26位奇偶校驗位以構(gòu)建縮短的二進制循環(huán)碼。該代碼的生成多項式為:

對于每個多塊，該多項式可以校正高達9位的突發(fā)錯誤。

總結(jié)

為了滿足未來幾年數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用對更快數(shù)據(jù)處理的需求，JESD204C將多千兆接口定義為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和邏輯設(shè)備之間必要的通信通道。高達32 GSPS的信道速率和64b/66b編碼支持超高帶寬應(yīng)用，以最小的開銷提高系統(tǒng)效率。這些和其他標準的改進有利于5G通信、雷達和電子戰(zhàn)應(yīng)用。加上糾錯功能，高級儀器等應(yīng)用可以多年無錯運行。