作者：Del Jones

許多行業的數據密集型應用持續突破界限，需要快速高效地傳輸有效載荷數據。5G通信網絡系統要求基礎設施及其連接器件具有更大帶寬。在航空航天和防務行業中，這相當于雷達應用和復雜數據分析儀器要在更短的時間內處理更多信息。相應地，對快速增長的高帶寬進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備。

對數據不斷增長的需求導致JEDEC固態技術協會需要引入新的 JESD204 標準，以實現數據轉換器和邏輯器件之間的高速串行 鏈路。該標準B版于2011年發布，串行鏈路數據速率提高至 12.5 Gbps，并確保了從一個供電周期到下一個供電周期有確定 性延遲，同時滿足當時基于轉換器的應用的更高帶寬需求。該標準的最新版本JESD204C于2017年底發布，以繼續支持當前和下一代多千兆數據處理系統性能要求的上升趨勢。JESD204C 小組委員會為該標準的新修訂版制定了四個高水平目標：提高通道速率以支持更高帶寬應用的需求，提高有效載荷傳輸的效 率，改進鏈路穩健性。此外，他們希望編寫一個比JESD204B更清晰的規范，同時修復該版本標準中的一些錯誤。他們還希望提供向后兼容JESD204B的選項。完整的JESD204C規范可通過?JEDEC獲得。

本入門文章由兩部分組成，旨在介紹JESD204C標準，著重說明其與JESD204B的不同之處，并詳細闡明為達成上述目標、提供對用戶更友好的接口、實現各行各業的帶寬能力需求而引入的關鍵新特性。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
JESD204C規范通過合理的章節架構提高了可讀性和清晰性，包括五個主要部分。“引言和通用要求”部分涵蓋了適用于實施方案所有層的要求。針對物理、傳輸和各數據鏈路層(8b/10b、64b/66b和64b/80b）的部分涵蓋了專門適用于實施方案這些層的要求。標準中引入了幾個新術語，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。雖然傳輸層與JESD204B無異，但物理層發生了相當大的變化。上述變化、時鐘和同步的細微變化以及前向糾錯(FEC)的增加，都會在以下部分中加以總結。

新術語
JESD204C引入了幾個新術語和配置參數，主要用于描述與64b/66b和64b/80b鏈路層相關的功能。表1列出了最相關的一些術語和參數，以及每個術語和參數的簡要說明。后續部分會對此做進一步說明。

表1. 新術語和參數

傳輸層

JESD204C的傳輸層與JESD204B相同。傳輸層中組裝的數據幀以8個八位字塊的形式通過鏈路發送。對標準這一部分的章節結構、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，幀邊界會不與塊邊界對齊（幀可能不是恰好包括八個八位字）。詳細信息及其含義將在本系列的第二部分中說明。

數據鏈路層
如前所述，該標準有兩個主要部分涵蓋不同的數據鏈路層方案。JESD204標準先前版本中的8b/10b編碼方案，包括使用SYNC~引腳和使用K.28字符進行同步、通道對齊、錯誤監控，作為向后兼容選項保持不變。但從長遠來看，大多數應用可能會使用JESD204C中新增的64位編碼方案中的一種。基于IEEE 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位有效載荷數據前添加了兩個報頭位。由于這種情況，必須進行加擾，以便保持直流平衡并確保有足夠的數據變化，從而使得JESD204C接收器中的時鐘和數據恢復(CDR)電路 能夠可靠地恢復時鐘。本系列的第二部分將對此進行更詳細說明。此外還增加了64b/80b選項，其時鐘比與8b/10b方案相同，而且允許使用前向糾錯等新特性。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引入了兩個分類來定義物理接口的特性。表2列出了與每類相關的通道速率。表3列出了C類中的通道類型以及相關的加重和均衡特性。

T表2. 數據接口類對應的通道數據速率

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，用于確認是否符合C類物理層標準。這種工作裕量計算是對應用B類物理層實施方案（標準的該版本和先前修訂版有說明）的眼圖模板的補充。

時鐘和同步
JESD204C將保留使用JESD204B中定義的SYSREF和器件時鐘。但是，當使用任一種64位編碼方案時，SYSREF不是對齊LMFC，而是用于對齊本地擴展多塊時鐘(LEMC)，以提供一種實現確定性延遲和多芯片同步的機制。

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，同步初始化和錯誤報告現在將在應用層軟件中處理。因此，新版本沒有碼組同步(CGS)或初始通道對齊序列(ILAS)。同步報頭同步、擴展多塊同步和擴展多塊對齊是與同步相關的用于描述同步過程的新術語。這些同步階段中的每一個 都是使用32位同步字實現。本系列的第二部分將對此加以詳細討論。

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，實現確定性延遲和多芯片同步的機制大部分與JESD204B相同。當使用64位編碼方案中的一種時，沒有子類2選項，僅支持子類1操作，SYSREF信號用于對齊JESD204子系統中所有器件的LEMC。

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

法爾碼是糾正單突發錯誤的循環碼。循環碼的優點是其碼字可以表示為有限域上的多項式，而非向量。法爾碼使用的校驗子(syndrome)可分為兩部分以支持更快速解碼。

更多信息
JESD204C入門系列的第二部分即將推出，我們將深入探討JESD204C標準的關鍵要素，正是這些要素形成了我們在開篇中所述的解決問題的技術。具體而言，我們將仔細了解64b/66b編碼方案實現的帶寬效率改進，以及增加帶寬的32 Gbps物理層規范。我們還會深入考察新同步過程以及標準中提高鏈路穩健性 的可選前向糾錯方面內容。

有關JESD204及其在ADI產品中的實現的更多信息，請訪問 ADI 公司?JESD204串行接口頁面。

編輯：hfy