JESD204C入门：新增功能和功能介绍

许多行业的数据密集型应用程序继续突破界限，以快速有效地提供有效载荷数据。5G 通信网络采用在基础设施及其连接组件中需要更多带宽的系统。在航空航天和国防工业中，这意味着在雷达应用和复杂的数据分析仪器中，在更短的时间内处理更多信息。与此相关的是，对带宽快速扩展的测试和分析转化为对电子测试设备更高速度和容量的需求。

不断增长的数据需求导致JEDEC固态技术协会需要引入JESD204标准的最新发展，用于数据转换器和逻辑器件之间的高速串行链路。该标准的B版本于2011年发布，将串行链路数据速率提高到12.5 Gbps，并确保从一个电源周期到下一个电源周期的确定性延迟，同时满足当时基于转换器的应用的更高带宽要求。该标准的最新版本JESD204C于2017年底发布，以继续支持这一代和下一代多千兆数据处理系统性能要求的上升趋势。JESD204C小组委员会为这一新修订的标准制定了四个高层次目标：提高通道速率以支持更高带宽应用的需求，提高有效载荷交付效率，以及提高链路的鲁棒性。此外，他们希望编写一个比JESD204B更清晰的规范，同时修复该版本标准中的一些错误。还希望提供JESD204B的向后兼容选项。完整的JESD204C规范可通过JEDEC获得。

这本由两部分组成的入门书介绍了JESD204C标准，重点介绍了与JESD204B的区别，并详细介绍了旨在实现上述目标的关键新功能，使界面更加用户友好，同时提供各种行业所需的带宽能力。本系列的第一部分提供了这些差异和新功能的高级视图。第二部分将更深入地探讨最重要的新功能。

总结JESD204C的变化

JESD204C规范经过精心组织以提高可读性和清晰度，包括五个主要部分。“简介和常见要求”部分涵盖了适用于实现的所有层的要求。物理层、传输层和每个数据链路层（8b/10b、64b/66b 和 64b/80b）的部分涵盖了专门适用于这些实现层的要求。整个标准引入了几个新术语，主要与新的64b/66b和64b/80b链路层以及这些链路层的新同步过程有关。虽然传输层从JESD204B中保持不变，但物理层发生了相当大的变化。上述更改，以及对时钟和同步的小更改以及前向纠错 （FEC） 的添加，都在以下各节中进行了总结。

新术语

JESD204C中引入了几个新术语和配置参数，主要用于描述与64b/66b和64b/80b链路层相关的功能。表 1 列出了最相关的术语和参数以及每个术语和参数的简要说明。这些将在以下各节中进一步描述。

 

术语	定义
块	以 2 位同步标头开头的结构，总共包含 66 或 80 （BkW） 位
阿克特	块宽度;块中的位数
CMD	命令，与命令通道相关
命令通道	使用同步标头提供的额外带宽的数据流
E	扩展多块中的多块数
EMB_LOCK	断言已实现扩展多块对齐的状态
欧姆	扩展多块标识符位结束
嘟��	多块序列结束（00001）;也称为先导信号
扩展多块	包含一个或多个多块的一组数据
联邦选举委员会	前向纠错
填充位	用于在 64b/80b 编码模式下人为扩展块大小的位
莱姆	本地扩展多块时钟
多块	包含 32 个块的一组数据
个人电脑	物理编码子层
.SH	同步标头
SH_LOCK	断言已实现同步标头对齐的状态
同步标头	两位，保证每个块之前的转换

 

传输层

对于JESD204C，传输层与JESD204B保持完整。在传输层中组装的数据帧以 8 个八位字节块的形式通过链路发送。对标准的这一部分的组织、文本和图表进行了更改，以提高清晰度。

由于 64 位编码方案的性质，在某些配置中，帧边界与块边界不一致（帧可能不包含正好八个八位字节）。本系列的第二部分将介绍这方面的细节和含义。

数据链路层

如前所述，该标准的两个主要部分涵盖了不同的数据链路层方案。以前版本的JESD204标准的8b/10b编码方案，包括使用SYNC~引脚和使用K.28字符进行同步、通道对齐和错误监控，作为向后兼容选项保持不变。然而，从长远来看，大多数应用可能会使用JESD204C中添加的新的64位编码方案之一。64b/66b方案将提供最高的效率，并基于IEEE 802.3。虽然它被称为编码，但实际上没有任何编码（类似于 8b/10b）。该方案只是将两个标头位添加到 64 位有效负载数据中。在这种情况下，必须进行加扰，以保持直流平衡并确保足够的转换密度，以便JESD204C接收器中的时钟和数据恢复（CDR）电路能够可靠地恢复时钟。本系列的第二部分将对此进行更详细的介绍。还添加了64b/80b选项，该选项保持与8b/10b方案相同的时钟比，同时允许使用前向纠错等新功能。这两种64位编码方案都与JESD204B中使用的8b/10b编码不兼容。

物理层

JESD204C将通道速率上限提高到32 Gbps，同时保持了早期修订版中规定的312.5 Mbps的下限。JESD204B的上限为12.5 Gbps。虽然不是严格禁止的，但不建议将 8b/10b 编码用于 16 Gbps 以上的通道速率，也不建议将 64b 方案中的任何一种用于低于 6 Gbps 的通道速率。

JESD204C引入了两类类来定义物理接口的特性。表 2 列出了与每个类相关的车道速率。表3列出了C类中的通道类型以及相关的加重和均衡特性。

 

数据接口类	最小数据速率 （Gbps）	最大数据速率 （Gbps）
B-3	0.3125	3.125
B-6	0.3125	6.17瓦
B-12战斗机	6.17瓦	12.5
C	6.17瓦	32

类	相对功率	发射器 FFE（最小值）	接收器 CTLE（最低）	接收器 DFE 抽头（最小）
C-S	低	9.5分贝	6分贝	0
C-M	中等	9.5分贝	9分贝	3
C-R	高	9.5分贝	12分贝	14

 

JESD204C还引入了JESD204通道工作裕量（JCOM）的概念，用于确认符合C类PHY层标准。这种营业利润率的计算是对应用B类PHY层实现的眼罩的补充，这些实施在本标准和先前的标准修订版中进行了描述。

时钟和同步

JESD204C将保留JESD204B中定义的SYSREF和器件时钟的使用。但是，当使用 64 位编码方案中的任何一种时，SYSREF 不是对齐 LMFC，而是用于对齐本地扩展多块计数器 （LEMC），以提供确定性延迟和多芯片同步的机制。

64位编码方案的同步过程与JESD204B中使用的同步过程完全不同。SYNC信号已被消除，同步初始化和错误报告现在将在应用层软件中处理。因此，没有代码组同步 （CGS） 或初始通道对齐序列 （ILAS）。同步标头同步、扩展多块同步和扩展多块对齐是用于描述同步过程的新同步相关术语。这些同步阶段中的每一个都是使用 32 位同步字实现的。本系列的第二部分将对此进行详细讨论。

请注意，对于 8b/10b 编码，SYNC 引脚和 ILAS 均保留。

确定性延迟和多芯片同步

如上所述，实现确定性延迟和多芯片同步的机制与JESD204B基本保持不变。使用 64 位编码方案之一时，没有子类 2 选项。相反，仅支持子类1操作，并使用SYSREF信号在JESD204子系统中的所有器件上对齐LEMC。

前向纠错

为了实现以更高的通道速率提供更强大的链路的目标，JESD204C中加入了FEC选项。该算法基于消防规范，可能对仪器仪表应用特别有用。这是一项可选功能，仅在使用 64 位编码方案之一时可用。

消防代码是纠正单次突发错误的循环代码。循环码的优点是它们的码字可以在有限域上表示为多项式，而不是向量。消防代码使用一种综合症，可以分为两个组件以加快解码速度。

审核编辑：郭婷