2023_JESD204B接口与协议

1、JESD204B是什么？

JESD204B是一种新型的基于高速SERDES的ADC/DAC数据传输接口。随着ADC/DAC采样速率的不断提高，数据的吞吐量也越来越大，对于500MSPS以上的ADC/DAC，动辄就是几十个G的数据吞吐率，而采用传统的CMOS和LVDS（低压差分信号）已经很难满足设计要求，因此，JESD204B应运而生。

图1 JESD204的传输框图

• Scrambler模块：数据流在Scrambler模块将进行加扰处理，加扰处理功能是可选择的；
• alignment_character_generator模块：经过加扰处理的数据流在此模块进行字节替换，字节替换的目的是为了检测数据通道的数据流是否工作正常；
• lane_alignment_sequcence模块：不同数据通道间的同步序列的生成模块，该模块将在系统启动同步后，产生所需要的同步序列；

2、使用JESD204B接口的原因

• 不用再使用数据接口，时序控制简单；
• 不用担心信道偏移；
• 不用子啊使用大量的I/O口，布线方便；
• 多片IC同步方便；
• 减少了PCB布线空间；
• 减小了器件的引脚和封装大小。

3、JESD204B与其他接口的对比表

4、JESD204B种类

JESD204B包括3类，分别是子类0、子类1和子类2。三个子类主要是根据同步方式的不同划分的。子类0兼容JESD204A，子类1使用SYSREF同步，子类2使用SYNC进行同步。只要有子类1和子类2支持确定性延迟--发送端到接收端之间的链路延迟固定。

5、分层规范

大部分的ADC和DAC都支持子类1，JESD204B标准协议中子类包括：传输层、链路层和物理层。传输层负责将采样数据映射为数据帧；链路层负责链路的建立和数据传输；物理层负责数据的发送和接收。

1）传输层

数据传输层的主要功能将AD转换器采样是数据映射成8bit位宽的字节数据。将所有的采样数据线性地排开，然后添加控制字和控制位得到words，也可以选择不加控制字和控制位，则words和之前排列的采样数据相同，添加控制字和控制位有两种方式：第一种是在每一个采样点的末尾添加控制位；第二种不在采样点末尾添加控制位，在所有采样点的末尾添加一个控制字，控制字里面的控制位对应前面的采样点。通过添加tail将words进行扩展，使每一个word的位数为N位，这个值是4的倍数，控制字不需要扩展。最后将数据划分得到L*F个字节，对应L个通道。

2）链路层

链路层主要包括扰码器，链路建立，8b/10b编码三部分。链路建立主要包括代码组同步（CGS），初始通道对齐序列（ILAS），用户数据。帧结构如下图所示。

3）物理层

在物理层中，数据进行串行化，8b/10b编码数据以线路速率发送和接收。物理层包括串行/解串器（SERDES）模块、驱动器、接收器和CDR。由于数据传输速率非常高，这些模块常常采用定制单元设计。JESD204和JESD204A均支持最高3.125Gbps的速率。JESD204B支持三种等级的速率。速率等级1支持最高3.123Gbps的速度，基于OIF-SxI5-0.10规范。速率等级2支持最高6.375Gbps的速度，基于CEI-6G-SR规范。速率等级3支持最高12.5Gbps的速度，基于CEI-11G-SR规范。

6、JESD204B缺点

增加了接口的传输延时，其次需要特殊的时钟电路导致更复杂的电路设计。

7、JESD204C相对于JESD204B的变化

• 传输层

JESD204C的传输层与JESD204B相同。传输层中组装的数据帧以8个八位字块的形式通过链路发送。由于64位编码方案本身的一些特性，在有些配置中，帧边界会不与块边界对齐（帧可能不是恰好包括八个八位字）。

• 数据链路层

JESD204C有两个主要部分涵盖不同的数据链路层方案。JESD204标准先前版本中的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、错误监控，作为向后兼容选项保持不变。但从长远来看，大多数应用可能会使用JESD204C中新增的64位编码方案中的一种。基于IEEE 802.3的64b/66b编码方案能提供最高效率。虽然称其为编码方案，但实际上并没有任何编码（比如类似于8b/10b的编码）。JESD204C仅在64位有效载荷数据前添加了两个报头位。由于这种情况，必须进行加扰，以便保持直流平衡并确保有足够的数据变化，从而使得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。此外还增加了64b/80b选项，其时钟比与8b/10b方案相同，而且允许使用前向纠错等新特性。两种64位编码方案都不兼容JESD204B中使用的8b/10b编码。

• 物理层

JESD204C已将通道速率上限提高到32 Gbps，而早期版本中确定的312.5 Mbps下限保持不变。JESD204B的上限为12.5 Gbps。虽然并未严格禁止，但建议不要将8b/10b编码用于16 Gbps以上的通道速率；对于6 Gbps以下的通道速率，也建议不要使用64b方案。