深度解析xilinx 高速收发器Serdes

一、为什么要用Serdes

传统的源同步传输，时钟和数据分离。在速率比较低时（<1000M）,没有问题。 

在速率越来越高时，这样会有问题 

由于传输线的时延不一致和抖动存在，接收端不能正确的采样数据，对不准眼图中点。 
然后就想到了从数据里面恢复出时钟去采样数据，即CDR 

这样就不存在延迟不一致的情况，有轻微的抖动也不会影响采样（恢复的时钟会随着数据一起抖动）。

二 、为什么要用8b10b,64b66b?

1 提供足够的跳变来恢复时钟

这样还有问题，收发两端必须共地，但往往很难实现。 

于是采样差分信号传输，为了防止共模电压在接收端导致电流过大，使用电流驱动模式。看到接收端有电容进行交流耦合，隔直流。这样又带来一个问题，需要DC平衡。所以有了下面另一个原因。

2 DC平衡，即0和1的数量要相等。

3 run length，0和1连续出现的最大长度

AGC自动增益控制需要交流分量才能实现放大 

4 comma码，K码

在serdes上面的高速串行流在接收端需要重新串并转化成多字并行，怎么找到字的边界进行对齐呢？ 

这就需要一个特殊的序列，这就是comma码。 

传输过程中需要的一些控制，最好不要和数据冲突了，这就是K码。

基于以上四个原因，就有了8b10b，64b66b的出现。

三 、8b10b编码

8b10b编码一句话概括起来就是把8bit的数据变成10bit的数据，其中所有1或0的个数不会超过6个，并且连续的1或0的个数不会超过4个。这样原本1024的汉明空间编码后就大大减小了。其中有256个data码和12K码控制码。这样数据和控制码不会重合。 

其中K28.1，K28.5，K28.7可以作为分隔码，也叫comma码，用于接收端在串行的数据流中找到字节边界。常用的K28.5即0xBC。因为正常传输的数据也可能有0xBC，怎么区分呢？是有一根单独的控制线，tx_is_K在传输K码时拉高，在传数据时拉低，去控制8b10b的编码模块到底是编码成数据还是控制K码。

四、Xilinx Serdes的几个细节

1.COMMA码使用

K28.5,0xBC,+0101_111100,-1010_000011; 为检测字节分割。 

使用其它K码，作为帧开始，帧结束，时钟修正和数据对齐。

2.多字节处理

在数据率比较高的时候，外部位宽可能是2字（16位）或者4字（32位）。这是如果收发双方不约定好在高低哪个字发送comma码，这时是可以检测字边界，但接收端就会出现高低字节翻转的情况。在任意对于单COMMA的数据对齐，选择偶数字节对齐。发送的时候 0x5ABC->2’b01。 

也可以选择发送组合的comma码，就是把NP的comma拼接起来发送，这样接收端就检测16bit的双字边界。也可以避免上面的情况出现。发送的时候0xBCBC->2’b11

注意：decode valid comma only不要选，因为还可能发送其他的K码用于控制。反正8b10b是用的收发器硬核的资源，不用白不用。

3、环回设置：

1.“000”：正常模式 

2.“001”：近端PCS环回 

3.“010”：近端PMA环回 

4.“100”：远端PMA环回 

5.“110”：远端PCS环回 

注意Xilinx例化的example的文件中配置的环回是预留环回接口的意思，仍然需要另外手动配置。

4、fsm_down状态机

在Monitor Data_Valid模块，是用的frame_check的正确的信号，校验失败会导致复位GTrxreset。可以不用这个反馈，直接置1。需要手动改一下。

编辑：黄飞