JESD204C入門(mén)：新增功能和功能介紹

許多行業(yè)的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序繼續(xù)突破界限，以快速有效地提供有效載荷數(shù)據(jù)。5G 通信網(wǎng)絡(luò)采用在基礎(chǔ)設(shè)施及其連接組件中需要更多帶寬的系統(tǒng)。在航空航天和國(guó)防工業(yè)中，這意味著在雷達(dá)應(yīng)用和復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析儀器中，在更短的時(shí)間內(nèi)處理更多信息。與此相關(guān)的是，對(duì)帶寬快速擴(kuò)展的測(cè)試和分析轉(zhuǎn)化為對(duì)電子測(cè)試設(shè)備更高速度和容量的需求。

不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)需求導(dǎo)致JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)需要引入JESD204標(biāo)準(zhǔn)的最新發(fā)展，用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和邏輯器件之間的高速串行鏈路。該標(biāo)準(zhǔn)的B版本于2011年發(fā)布，將串行鏈路數(shù)據(jù)速率提高到12.5 Gbps，并確保從一個(gè)電源周期到下一個(gè)電源周期的確定性延遲，同時(shí)滿(mǎn)足當(dāng)時(shí)基于轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用的更高帶寬要求。該標(biāo)準(zhǔn)的最新版本JESD204C于2017年底發(fā)布，以繼續(xù)支持這一代和下一代多千兆數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)性能要求的上升趨勢(shì)。JESD204C小組委員會(huì)為這一新修訂的標(biāo)準(zhǔn)制定了四個(gè)高層次目標(biāo)：提高通道速率以支持更高帶寬應(yīng)用的需求，提高有效載荷交付效率，以及提高鏈路的魯棒性。此外，他們希望編寫(xiě)一個(gè)比JESD204B更清晰的規(guī)范，同時(shí)修復(fù)該版本標(biāo)準(zhǔn)中的一些錯(cuò)誤。還希望提供JESD204B的向后兼容選項(xiàng)。完整的JESD204C規(guī)范可通過(guò)JEDEC獲得。

這本由兩部分組成的入門(mén)書(shū)介紹了JESD204C標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)介紹了與JESD204B的區(qū)別，并詳細(xì)介紹了旨在實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的關(guān)鍵新功能，使界面更加用戶(hù)友好，同時(shí)提供各種行業(yè)所需的帶寬能力。本系列的第一部分提供了這些差異和新功能的高級(jí)視圖。第二部分將更深入地探討最重要的新功能。

總結(jié)JESD204C的變化

JESD204C規(guī)范經(jīng)過(guò)精心組織以提高可讀性和清晰度，包括五個(gè)主要部分。“簡(jiǎn)介和常見(jiàn)要求”部分涵蓋了適用于實(shí)現(xiàn)的所有層的要求。物理層、傳輸層和每個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層（8b/10b、64b/66b 和 64b/80b）的部分涵蓋了專(zhuān)門(mén)適用于這些實(shí)現(xiàn)層的要求。整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)引入了幾個(gè)新術(shù)語(yǔ)，主要與新的64b/66b和64b/80b鏈路層以及這些鏈路層的新同步過(guò)程有關(guān)。雖然傳輸層從JESD204B中保持不變，但物理層發(fā)生了相當(dāng)大的變化。上述更改，以及對(duì)時(shí)鐘和同步的小更改以及前向糾錯(cuò) （FEC） 的添加，都在以下各節(jié)中進(jìn)行了總結(jié)。

新術(shù)語(yǔ)

JESD204C中引入了幾個(gè)新術(shù)語(yǔ)和配置參數(shù)，主要用于描述與64b/66b和64b/80b鏈路層相關(guān)的功能。表 1 列出了最相關(guān)的術(shù)語(yǔ)和參數(shù)以及每個(gè)術(shù)語(yǔ)和參數(shù)的簡(jiǎn)要說(shuō)明。這些將在以下各節(jié)中進(jìn)一步描述。

傳輸層

對(duì)于JESD204C，傳輸層與JESD204B保持完整。在傳輸層中組裝的數(shù)據(jù)幀以 8 個(gè)八位字節(jié)塊的形式通過(guò)鏈路發(fā)送。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的這一部分的組織、文本和圖表進(jìn)行了更改，以提高清晰度。

由于 64 位編碼方案的性質(zhì)，在某些配置中，幀邊界與塊邊界不一致（幀可能不包含正好八個(gè)八位字節(jié)）。本系列的第二部分將介紹這方面的細(xì)節(jié)和含義。

數(shù)據(jù)鏈路層

如前所述，該標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)主要部分涵蓋了不同的數(shù)據(jù)鏈路層方案。以前版本的JESD204標(biāo)準(zhǔn)的8b/10b編碼方案，包括使用SYNC~引腳和使用K.28字符進(jìn)行同步、通道對(duì)齊和錯(cuò)誤監(jiān)控，作為向后兼容選項(xiàng)保持不變。然而，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，大多數(shù)應(yīng)用可能會(huì)使用JESD204C中添加的新的64位編碼方案之一。64b/66b方案將提供最高的效率，并基于IEEE 802.3。雖然它被稱(chēng)為編碼，但實(shí)際上沒(méi)有任何編碼（類(lèi)似于 8b/10b）。該方案只是將兩個(gè)標(biāo)頭位添加到 64 位有效負(fù)載數(shù)據(jù)中。在這種情況下，必須進(jìn)行加擾，以保持直流平衡并確保足夠的轉(zhuǎn)換密度，以便JESD204C接收器中的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR）電路能夠可靠地恢復(fù)時(shí)鐘。本系列的第二部分將對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的介紹。還添加了64b/80b選項(xiàng)，該選項(xiàng)保持與8b/10b方案相同的時(shí)鐘比，同時(shí)允許使用前向糾錯(cuò)等新功能。這兩種64位編碼方案都與JESD204B中使用的8b/10b編碼不兼容。

物理層

JESD204C將通道速率上限提高到32 Gbps，同時(shí)保持了早期修訂版中規(guī)定的312.5 Mbps的下限。JESD204B的上限為12.5 Gbps。雖然不是嚴(yán)格禁止的，但不建議將 8b/10b 編碼用于 16 Gbps 以上的通道速率，也不建議將 64b 方案中的任何一種用于低于 6 Gbps 的通道速率。

JESD204C引入了兩類(lèi)類(lèi)來(lái)定義物理接口的特性。表 2 列出了與每個(gè)類(lèi)相關(guān)的車(chē)道速率。表3列出了C類(lèi)中的通道類(lèi)型以及相關(guān)的加重和均衡特性。

JESD204C還引入了JESD204通道工作裕量（JCOM）的概念，用于確認(rèn)符合C類(lèi)PHY層標(biāo)準(zhǔn)。這種營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率的計(jì)算是對(duì)應(yīng)用B類(lèi)PHY層實(shí)現(xiàn)的眼罩的補(bǔ)充，這些實(shí)施在本標(biāo)準(zhǔn)和先前的標(biāo)準(zhǔn)修訂版中進(jìn)行了描述。

時(shí)鐘和同步

JESD204C將保留JESD204B中定義的SYSREF和器件時(shí)鐘的使用。但是，當(dāng)使用 64 位編碼方案中的任何一種時(shí)，SYSREF 不是對(duì)齊 LMFC，而是用于對(duì)齊本地?cái)U(kuò)展多塊計(jì)數(shù)器 （LEMC），以提供確定性延遲和多芯片同步的機(jī)制。

64位編碼方案的同步過(guò)程與JESD204B中使用的同步過(guò)程完全不同。SYNC信號(hào)已被消除，同步初始化和錯(cuò)誤報(bào)告現(xiàn)在將在應(yīng)用層軟件中處理。因此，沒(méi)有代碼組同步 （CGS） 或初始通道對(duì)齊序列 （ILAS）。同步標(biāo)頭同步、擴(kuò)展多塊同步和擴(kuò)展多塊對(duì)齊是用于描述同步過(guò)程的新同步相關(guān)術(shù)語(yǔ)。這些同步階段中的每一個(gè)都是使用 32 位同步字實(shí)現(xiàn)的。本系列的第二部分將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)討論。

請(qǐng)注意，對(duì)于 8b/10b 編碼，SYNC 引腳和 ILAS 均保留。

確定性延遲和多芯片同步

如上所述，實(shí)現(xiàn)確定性延遲和多芯片同步的機(jī)制與JESD204B基本保持不變。使用 64 位編碼方案之一時(shí)，沒(méi)有子類(lèi) 2 選項(xiàng)。相反，僅支持子類(lèi)1操作，并使用SYSREF信號(hào)在JESD204子系統(tǒng)中的所有器件上對(duì)齊LEMC。

前向糾錯(cuò)

為了實(shí)現(xiàn)以更高的通道速率提供更強(qiáng)大的鏈路的目標(biāo)，JESD204C中加入了FEC選項(xiàng)。該算法基于消防規(guī)范，可能對(duì)儀器儀表應(yīng)用特別有用。這是一項(xiàng)可選功能，僅在使用 64 位編碼方案之一時(shí)可用。

消防代碼是糾正單次突發(fā)錯(cuò)誤的循環(huán)代碼。循環(huán)碼的優(yōu)點(diǎn)是它們的碼字可以在有限域上表示為多項(xiàng)式，而不是向量。消防代碼使用一種綜合癥，可以分為兩個(gè)組件以加快解碼速度。

審核編輯：郭婷