本文深入探讨了JESD204B协议的工作原理及其在高速数据传输中的应用,旨在帮助读者更好地理解该标准的关键特性和优势。
JESD204B 是一种高速串行数据链路协议,用于实现转换器(如 ADC 和 DAC)与 FPGA、ASIC 等器件之间的数 GB/s 数据传输。该协议旨在解决高速数据传输中的时钟同步、信道偏移和 IO 口限制等问题。
JESD204B 协议的主要特点包括:
1. 无需使用外部数据接口时钟,通过嵌入式时钟恢复技术(CDR)减少干扰。
2. 消除信道偏移问题,采用接收端 FIFO 缓冲器实现通道对齐。
3. 减少 IO 口数量并支持高速串行传输,从而提高系统性能。
4. 支持多片 IC 的同步操作,使用 SYSREF 信号来使多个器件的时钟保持一致。
JESD204B 协议的关键变量有:
1. 转换器的数量(M):连接到系统的转换器个数。
2. 每个转换器的通道数量(L)。
3. 每帧中的 8 位字节数(F)。
4. 多帧中包含的帧数(K)。
5. 转换器分辨率(N):每个转换器的数据精度。
6. 每个样本总比特数(以四倍为单位,记作 N’)。
7. 在每帧内发送的样本数量(S),针对每个转换器而言。
8. 控制字节数量(CS):关联到每一个数据样本的信息位数。
9. 转换器在每一帧中传输的控制词的数量(CF)。
JESD204B 协议的工作流程分为三个主要阶段:
1. 代码组同步 (CGS):接收端通过拉低 SYNC~ 引脚请求同步,发送端则以未加扰 K28.5 符号回应;一旦接收到信号并完成对齐后,接收端将 SYNC~ 拉高。
2. 初始通道同步(ILAS):当检测到 SYNC~ 信号变化时,在下一个本地多帧 (LMFC) 边界启动 ILAS 过程。此过程用于校准链路的所有通道,并确认参数设置及确定帧和多帧边界的位置。
3. 数据传输阶段:在此阶段不使用控制字符,以获得最大带宽。利用字符替换技术监控数据同步状态;同时通过 LMFC(本地多帧计数器)进行周期监测。
JESD204B 协议的时钟系统包括:
1. 设备时钟 (Device clk):用于采样、JESD204B 和串行化操作。
2. 系统参考信号 (SYSREF):为所有器件提供一个公共同步源,用以重置 LMFC 并使多帧计数器保持一致。
在 JESD204B 协议的对齐过程中,发送端和接收端各自维护一个多帧计数器(LMFC)。通过将这些设备连接到同一个 SYSREF 信号上,并利用该信号来复位其 LMFC 值,从而确保所有 LMFC 同步。