JESD204B中的链路同步和对齐：了解控制字符 转换器, 技术, 接口

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作者：ADI公司Jonathan Harris

目前，将JESD204B作为高速数据转换器首选数字接口的趋势如火如荼。JESD204接口于2006年首次发布，2008年改版为JESD204A，2011年8月再改版为目前的JESD204B。与LVDS等以前的技术相比，该接口在效率上技高一筹，同时还有多种其他优势。采用JESD204B的设计拥有更快的接口带来的好处，能与转换器更快的采样速率同步。其封装引脚数量减少，由此减小了封装尺寸，缩短了走线长度。该标准同时适用于模数转换器(A/D)和数模转换器(D/A)，其主要目的是作为现场可编程门阵列(FPGA)的通用接口——比如，Xilinx Kintex或Vertex平台——但也可用于ASIC。

JESD204B由于引入了新的数据项和参数，因此在前期复杂性上与其前身存在差异。在本文中，我们将深入考察JESD204接口中所使用的控制字符。了解控制字符有助于加深对链路同步和对齐方式的认识。由此可以帮助设计师了解如何调试利用JESD204接口设计原型时可能出现的链路问题。每个控制字符都负责一种不同的功能，帮助维持链路数据对齐和同步，并对错误进行监控。如果某个预期字符缺失，或者收到意外字符，接收器就知道存在错误。

其工作原理为，JESD204B字被映射成有效的8b/10b编码字，并以特定规则设为帧和多帧。在此过程中，8b/10b编码通过利用控制字符可带来串行数据链路的优势，这些控制字符则具备执行各种通路对齐功能的能力。8b/10b编码中主要有5个控制字符，可为JESD204B数据流实现各种功能。 这些字符为/K/、/F/、/A/、/R/和/Q/共五个控制字符。

一堆字符！

/K/ = /K28.5/控制字符通过同步接口用于代码组同步流程（通过置位!SYNC）。接收器发布同步请求后，发射器就开始发出/K/ = /K28.5/字符。接收器同步，并等待至少4个连续的/K/ = /K28.5/字符。然后，接收器取消其同步请求。该过程按照操作子类要求执行。对于子类0（无确定性延迟），接收器在收到4个连续的/K/ = /K28.5/字符之后，取消任何帧边界上的同步请求。对于子类1和子类2（有确定性延迟，分别为SYSREF或!SYNC），接收器在收到4个连续的/K/ = /K28.5/字符之后，取消任何局部多帧时钟边界上的同步请求。



图1：/K/控制字符流

/A/ = /K28.3/控制字符用于串行数据流中的多帧对齐。由发射器在特定条件下插入多帧末尾。这种情况下，当多帧末尾的当前帧的最后8位字等于上一帧的最后8位字时，该8位字将被一个/A/ = /K28.3/字符取代。即使上一帧的最后8位字也是一个控制字符，也会发生这种情况。

/R/ = /K28.0/控制字符用于指示多帧的开始。如果发射器发射一个初始通道对齐序列，则/R/ = /K28.0/将是发出的第一个非-/K28.5/字符。在初始通道对齐序列期间，发射器将始终发射一个/R/ = /K28.0/字符以指示多帧的开始，发射一个/A/ = /K28.3/字符以指示多帧的结束。

/Q/ = /K28.4/控制字符用在初始通路对齐序列中，用于提示接收器，配置数据即将开始。必须记住，这个特定的控制字符只用于初始通路对齐序列中，而不用在数据传输的任何其他阶段。



图2：/R/、/A/和/Q/控制字符。

/F/ = /K28.7/控制字符用于串行数据流中的帧对齐。该字符由发射器在特定条件下插入帧末尾。当前帧的最后8位字（不是多帧的最后8位字）等于上一帧的最后8位字时，该8位字将被一个/F/ = /K28.7/字符取代。然而，如果上一帧的最后8位字为一个/F/ = /K28.7/字符，则当前8位字不会被取代。



图3：/F/和/A/控制字符——帧和多帧对齐

所有这些控制字符（/K/、/F/、/A/、/R/和/Q/）都在表1中与其10位二进制表达式一并列出。每个控制字符都对应两个10位二进制表达式，从而确保了数据传输的直流平衡，以及接口的交流耦合。这与8b/10b数据字中同样存在DC平衡的数据是一致的。该方案符合IEEE 802.3中的8b/10b编码规范。

表1：8b/10b控制字符



结论

随着JESD204成为模数和数模转换器的首选接口，有必要了解该技术的各个方面。其比先前的接口技术更复杂。然而，JESD204B确实也有显著优势。

ESD204中使用的控制字符可使链路得到正确同步和监控，以便对齐。各个控制字符都负责一种特定功能，维系着JESD204发射器与接收器之间的链路。这些控制字符也为监控JESD204B链路、检测错误提供了一种方法。

随着对JESD204B标准了解的不断深入，就会发现该标准的诸多优势，比如内置对齐、监控和错误检测等功能，这彰显了标准的稳健可靠。JESD204B必将带着最新一代数据转换器迈入更高采样速率、更小封装尺寸的时代。


参考文献

●The JESD204B Survival Guide

●JESD204B应用指南

●JEDEC Standard JESD204B (July 2011). JEDEC Solid State Technology Association (www.jedec.org)

●JEDEC标准：JESD204B（2011年7月）。JEDEC固态技术协会（网址：www.jedec.org）