許多行業(yè)的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用持續(xù)突破界限，需要快速高效地傳輸有效載荷數(shù)據(jù)。5G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要求基礎(chǔ)設(shè)施及其連接器件具有更大帶寬。在航空航天和防務(wù)行業(yè)中，這相當(dāng)于雷達(dá)應(yīng)用和復(fù)雜數(shù)據(jù)分析儀器要在更短的時(shí)間內(nèi)處理更多信息。相應(yīng)地，對快速增長的高帶寬進(jìn)行測試與分析便意味著需要使用速度更快、容量更大的電子測試設(shè)備。

對數(shù)據(jù)不斷增長的需求導(dǎo)致JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)需要引入新的 JESD204 標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)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)B版于2011年發(fā)布，串行鏈路數(shù)據(jù)速率提高至 12.5 Gbps，并確保了從一個(gè)供電周期到下一個(gè)供電周期有確定 性延遲，同時(shí)滿足當(dāng)時(shí)基于轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用的更高帶寬需求。該標(biāo)準(zhǔn)的最新版本JESD204C于2017年底發(fā)布，以繼續(xù)支持當(dāng)前和下一代多千兆數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)性能要求的上升趨勢。JESD204C 小組委員會(huì)為該標(biāo)準(zhǔn)的新修訂版制定了四個(gè)高水平目標(biāo)：提高通道速率以支持更高帶寬應(yīng)用的需求，提高有效載荷傳輸?shù)男?率，改進(jìn)鏈路穩(wěn)健性。此外，他們希望編寫一個(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。他們還希望提供向后兼容JESD204B的選項(xiàng)。完整的JESD204C規(guī)范可通過 JEDEC獲得。

本入門文章由兩部分組成，旨在介紹JESD204C標(biāo)準(zhǔn)，著重說明其與JESD204B的不同之處，并詳細(xì)闡明為達(dá)成上述目標(biāo)、提供對用戶更友好的接口、實(shí)現(xiàn)各行各業(yè)的帶寬能力需求而引入的關(guān)鍵新特性。本系列的第一部分概述版本差異和新特性，第二部分將深入探討最重要的新特性。

JESD204C變化總結(jié)

JESD204C規(guī)范通過合理的章節(jié)架構(gòu)提高了可讀性和清晰性，包括五個(gè)主要部分?！耙院屯ㄓ靡蟆辈糠趾w了適用于實(shí)施方案所有層的要求。針對物理、傳輸和各數(shù)據(jù)鏈路層(8b/10b、64b/66b和64b/80b）的部分涵蓋了專門適用于實(shí)施方案這些層的要求。標(biāo)準(zhǔn)中引入了幾個(gè)新術(shù)語，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程相關(guān)。雖然傳輸層與JESD204B無異，但物理層發(fā)生了相當(dāng)大的變化。上述變化、時(shí)鐘和同步的細(xì)微變化以及前向糾錯(cuò)(FEC)的增加，都會(huì)在以下部分中加以總結(jié)。

新術(shù)語

JESD204C引入了幾個(gè)新術(shù)語和配置參數(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)的一些術(shù)語和參數(shù)，以及每個(gè)術(shù)語和參數(shù)的簡要說明。后續(xù)部分會(huì)對此做進(jìn)一步說明。

表1. 新術(shù)語和參數(shù)

傳輸層

JESD204C的傳輸層與JESD204B相同。傳輸層中組裝的數(shù)據(jù)幀以8個(gè)八位字塊的形式通過鏈路發(fā)送。對標(biāo)準(zhǔn)這一部分的章節(jié)結(jié)構(gòu)、文本和圖片有所更改，以提高清晰性。

由于64位編碼方案本身的一些特性，在有些配置中，幀邊界會(huì)不與塊邊界對齊（幀可能不是恰好包括八個(gè)八位字）。詳細(xì)信息及其含義將在本系列的第二部分中說明。

數(shù)據(jù)鏈路層

如前所述，該標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)主要部分涵蓋不同的數(shù)據(jù)鏈路層方案。JESD204標(biāo)準(zhǔn)先前版本中的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、通道對齊、錯(cuò)誤監(jiān)控，作為向后兼容選項(xiàng)保持不變。但從長遠(yuǎn)來看，大多數(shù)應(yīng)用可能會(huì)使用JESD204C中新增的64位編碼方案中的一種?；贗EEE 802.3的64b/66b編碼方案能提供最高效率。雖然稱其為編碼方案，但實(shí)際上并沒有任何編碼（比如類似于8b/10b的編碼）。該方案僅在64位有效載荷數(shù)據(jù)前添加了兩個(gè)報(bào)頭位。由于這種情況，必須進(jìn)行加擾，以便保持直流平衡并確保有足夠的數(shù)據(jù)變化，從而使得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此進(jìn)行更詳細(xì)說明。此外還增加了64b/80b選項(xiàng)，其時(shí)鐘比與8b/10b方案相同，而且允許使用前向糾錯(cuò)等新特性。兩種64位編碼方案都不兼容JESD204B中使用的8b/10b編碼。

物理層

JESD204C已將通道速率上限提高到32 Gbps，而早期版本中確定的312.5 Mbps下限保持不變。JESD204B的上限為12.5 Gbps。雖然并未嚴(yán)格禁止，但建議不要將8b/10b編碼用于16 Gbps以上的通道速率；對于6 Gbps以下的通道速率，也建議不要使用64b方案。

JESD204C引入了兩個(gè)分類來定義物理接口的特性。表2列出了與每類相關(guān)的通道速率。表3列出了C類中的通道類型以及相關(guān)的加重和均衡特性。

T表2. 數(shù)據(jù)接口類對應(yīng)的通道數(shù)據(jù)速率

表3. JESD204C 32 Gbps接口器件類特性

JESD204C還引入了JESD204通道工作裕量(JCOM)的概念，用于確認(rèn)是否符合C類物理層標(biāo)準(zhǔn)。這種工作裕量計(jì)算是對應(yīng)用B類物理層實(shí)施方案（標(biāo)準(zhǔn)的該版本和先前修訂版有說明）的眼圖模板的補(bǔ)充。

時(shí)鐘和同步

JESD204C將保留使用JESD204B中定義的SYSREF和器件時(shí)鐘。但是，當(dāng)使用任一種64位編碼方案時(shí)，SYSREF不是對齊LMFC，而是用于對齊本地?cái)U(kuò)展多塊時(shí)鐘(LEMC)，以提供一種實(shí)現(xiàn)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程與JESD204B中使用的完全不同。SYNC信號已被去掉，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，新版本沒有碼組同步(CGS)或初始通道對齊序列(ILAS)。同步報(bào)頭同步、擴(kuò)展多塊同步和擴(kuò)展多塊對齊是與同步相關(guān)的用于描述同步過程的新術(shù)語。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)。本系列的第二部分將對此加以詳細(xì)討論。

請注意，對于8b/10b編碼，SYNC引腳和ILAS均予以保留。

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)制大部分與JESD204B相同。當(dāng)使用64位編碼方案中的一種時(shí)，沒有子類2選項(xiàng)，僅支持子類1操作，SYSREF信號用于對齊JESD204子系統(tǒng)中所有器件的LEMC。

前向糾錯(cuò)

為了實(shí)現(xiàn)在更高通道速率下提供更穩(wěn)健鏈路的目標(biāo)，JESD204C 包含了FEC選項(xiàng)。該算法基于法爾碼(fire code)，對儀器儀表應(yīng)用可能特別有用。這是一項(xiàng)可選特性，僅在使用64位編碼方案之一時(shí)才可使用。

法爾碼是糾正單突發(fā)錯(cuò)誤的循環(huán)碼。循環(huán)碼的優(yōu)點(diǎn)是其碼字可以表示為有限域上的多項(xiàng)式，而非向量。法爾碼使用的校驗(yàn)子(syndrome)可分為兩部分以支持更快速解碼。