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JESD204C入门:新特性及其内容(二)

2020.10.19
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

LEMC是扩展多块计数器,大致相当于8b/10b链路层中的LMFC。SYSREF对系统中的所有LEMC进行对齐,并使用LEMC边界来确定同步和通道对齐。

Scramble

Serialize/SH Insert

加扰

序列化/SH插入

Block 0

SH

Octet0

块0

SH

八位位组0

Lane1,   Block0 Contain Sample 0 from Converters 7:4, Sample 1 from Converter 4, and   Bits 11:8 of Converter 5 Sample 1. These 64 Bits Are Scrambled to Form a   Scrambled Block of Data.

通道1、块0包含来自转换器7:4的样本0、来自转换器4的样本1,以及来自转换器5样本1的位11:8。这些64位都已加扰,以形成加扰数据块。

Lane0,   Block0 Contain Sample 0 from Converters 3:0, Sample 1 from Converter 0, and   Bits 11:8 of Converter 1 Sample 1. These 64 Bits Are Scrambled to Form a   Scrambled Block of Data.

通道0、块0包含来自转换器3:0的样本0、来自转换器0的样本1,以及来自转换器1样本1的位11:8。这些64位都已加扰,以形成加扰数据块。

Frame 0

帧0

Block 2

块2

Frame   Boundaries Align with Block Boundaries on Every Third Block.

帧边界与每三个块的块边界对齐。

Frame 3

帧3

MB

MB

EMB = 3

EMB = 3

Frame   Boundaries Near a Multiblock Boundary Occur at 33 and 63 – Blocks, not   Aligned.

多块边界附近的帧边界出现在块33和63边界处,没有对齐。

SERDOUT1±

SERDOUT1±

Multiblock   and Frame Alignment Occurs at the End of 96th Block (Block 95) and 128th   Frame (Frame 127). So, E = 3.

多块和帧对齐出现在第96个块(块95)和第128个帧(帧127)的末端位置。因此,E = 3。

SERDOUT0±

SERDOUT0±

Frame   127

帧127

image.png

图5.串行输出多块/帧对齐,LMFS = 2.8.6.1,N’ = 12,E = 3。

同步字

32位同步字由多块中32个块的每个同步头位组成,其中第一个传输的是位0。同步字用于提供通道同步,并使能确定性延迟。此外,它还可以选择性地提供CRC错误校验、前向纠错,或者提供一个命令通道,供发射器与接收器通信。

32位同步字有三种不同的格式选项。在每种情况下,都需要多块序列的结束,因为它用于获得多块同步和通道对齐。

64b/66b链路操作

当使用64b/66b链路层时,链路的建立过程从同步头对齐开始,然后是扩展多块同步,最后是扩展多块对齐。

同步头对齐

同步头中的同步转换位确保在每个块边界(66位)都有一个数据转换。JESD204C接收器中的状态机检测到一个数据转换,在66位后再查找另一个转换。如果状态机检测到64个连续以66位间隔进行的位转换,则会实现同步头锁定(SH_lock)。如果没有检测到64个连续转换,则重新启动状态机。

image.png

图6.JESD204C扩展多块(通道)对齐。

扩展多块同步

一旦实现同步头对齐,接收器就会在转换位中查找扩展多块结束(EoEMB)序列(100001)。同步字的结构确保此序列只能在适当的时间发生。一旦确定EoEMB,状态机将检查每32个同步字,以确保存在多块结束导频信号(00001)。如果E = 1,EoEMB位也会存在导频信号。如果E > 1,那么每个E × 32转换位,导频信号都将包含EoEMB位。一旦检测到四个连续的有效序列,就可以实现扩展多块结束锁定(EMB_LOCK)。继续监测每个E × 32转换位,如果没有检测到有效的序列并重置对齐过程,则EMB_LOCK丢失。

扩展多块(通道)对齐

使用64b/66b链路层时的通道对齐与使用8b/10b链路层时的通道对齐非常相似,每个通道上的JESD204C接收器都使用一个弹性缓冲区来存储传入的数据。这被称为扩展多块对齐,缓冲区开始在EoEMB边界(而不是在使用8b/10b链路层时ILAS期间的/K/至/R/边界)存储数据。图6说明了如何实现通道对齐。每个通道的接收缓冲区在接收到EoEMB的最后一位之后开始缓冲数据(最后一个接收通道除外)。接收到最后一个接收通道的EoEMB之后,会触发释放所有通道的接收缓冲区,所以现在所有通道都是对齐的。

错误监测和前向纠错

JESD204C同步字选项让用户能够监测或纠正JESD204数据传输中可能发生的错误。纠错会导致额外的系统延迟。对于大多数应用,使用CRC-12同步字进行错误监测是可行的,因为它提供了大于1 × 10-15的误码率(BER)。

JESD204C发射器中的CRC-12编码器接收每个多块的加扰数据位,并计算12个奇偶校验位。这些奇偶校验位在随后的多块中传输到接收器。接收器同样将从接收到的每个数据多块中计算12个奇偶校验位,并与同步字中接收到的位进行对比。如果所有奇偶校验位都不匹配,则接收到的数据中至少存在一个错误,可以触发错误标志。

对于对额外延迟不敏感但对错误敏感的应用(例如测试和测量设备),使用FEC可以得到优于10 × 10-24的误码率。JESD204C发射器中FEC电路计算多块中已加扰数据位的FEC奇偶校验位,并在下一个多块的同步头位流上对这些奇偶校验位编码。接收器计算接收位的校验子,本地生成的奇偶校验位和接收到的奇偶校验位之间的差异就在于此。如果校验子为0,则假定接收到的数据位正确。如果校验子非0,则可以用它来确定最可能的错误。

FEC奇偶校验位的计算方法与CRC相似。FEC编码器接收多块的2048位加扰数据位,并添加26位奇偶校验位,以构建一个缩短的二进制循环码。该码的发生器多项式为:

image.png

对于每个多块,这个多项式可以纠正最多9位突发错误。

总结

为了满足未来几年数据密集型应用更快处理数据的需求,JESD204C将多千兆位接口定义为数据转换器和逻辑器件之间必需的通信通道。高达32 GSPS的通道速率和64b/66b编码使超高带宽应用能以最小的开销来提高系统效率。这些和其他标准改进对于5G通信、雷达和电子战应用都大有裨益。再加上纠错功能,先进的仪器仪表和其他应用都能够无错运行多年。

有关JESD204及其在ADI公司产品中的实现的更多信息,请访问ADIJESD204串行接口页面。有关ADI高速转换器的更多信息,请访问我们的RF转换器页面和28 nm RF 数据转换器页面。有关ADI收发器产品的更多信息,请访问我们的RadioVerse页面。


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