一文详解Xilinx高速收发器Serdes

合集下载

serdes芯片

serdes芯片

SerDes芯片什么是SerDes芯片?SerDes(Serializer/Deserializer)芯片是一种用于将串行数据流转换为并行数据流(Serializer)或将并行数据流转换为串行数据流(Deserializer)的集成电路芯片。

它通常用于高速通信和数据传输系统中,如计算机网络、数据中心以及通讯设备等。

SerDes芯片的主要功能是将传输的数据进行编码、解码和时钟恢复,以提供可靠的数据传输。

SerDes芯片的工作原理SerDes芯片包含两个主要部分:Serializer和Deserializer。

•Serializer: Serializer将并行数据输入转换为高速串行数据输出。

它接收来自数据源的并行数据,对其进行编码和打包,然后将数据以串行方式发送出去。

Serializer通常使用各种编码技术(如8B/10B编码或64B/66B编码)来提高数据传输的可靠性和效率。

•Deserializer: Deserializer将高速串行数据输入转换为并行数据输出。

它接收并解析串行数据流,并对其进行解码和解包,然后将数据以并行方式输出。

Deserializer还负责时钟恢复和数据时序重建,以确保数据的准确性。

SerDes芯片工作原理SerDes芯片工作原理SerDes芯片的应用SerDes芯片广泛应用于各种高速数据传输场景和领域,下面是一些常见的应用:1.数据中心:在大规模数据中心中,SerDes芯片用于处理服务器之间的高速数据通信,如服务器间的互连、网络交换和存储等。

2.通讯设备:SerDes芯片在传统的通讯设备中发挥着重要的作用,如路由器、交换机、调制解调器等。

3.汽车电子:在汽车领域,SerDes芯片被用于汽车网络和传感器系统中,如汽车内部通信总线和高速数据连接。

4.无线通信:SerDes芯片在5G通信、光纤通信等领域中扮演着关键的角色,提供可靠的数据传输和高速数据解析能力。

SerDes芯片的优势SerDes技术的出现带来了一系列的优势,使得其成为高速数据传输的首选方案之一:1.传输速率高:SerDes芯片能够实现非常高的数据传输速率,远远超过传统的并行传输方式。

SerDes知识详解一、SerDes的作用

SerDes知识详解一、SerDes的作用

SerDes知识详解一、SerDes的作用1.1并行总线接口在SerDes流行之前,芯片之间的互联通过系统同步或者源同步的并行接口传输数据,图1.1演示了系统和源同步并行接口。

随着接口频率的提高,在系统同步接口方式中,有几个因素限制了有效数据窗口宽度的继续增加。

时钟到达两个芯片的传播延时不相等(clock skew)并行数据各个bit的传播延时不相等(data skew)时钟的传播延时和数据的传播延时不一致(skew between data and clock)虽然可以通过在目的芯片(chip #2)内用PLL补偿时钟延时差(clock skew),但是PVT变化时,时钟延时的变化量和数据延时的变化量是不一样的。

这又进一步恶化了数据窗口。

源同步接口方式中,发送侧Tx把时钟伴随数据一起发送出去, 限制了clock skew对有效数据窗口的危害。

通常在发送侧芯片内部,源同步接口把时钟信号和数据信号作一样的处理,也就是让它和数据信号经过相同的路径,保持相同的延时。

这样PVT变化时,时钟和数据会朝着同一个方向增大或者减小相同的量,对skew最有利。

我们来做一些合理的典型假设,假设一个32bit数据的并行总线,a)发送端的数据skew = 50 ps ---很高的要求b)pcb走线引入的skew = 50ps ---很高的要求c)时钟的周期抖动jitter = +/-50 ps ---很高的要求d)接收端触发器采样窗口= 250 ps ---Xilinx V7高端器件的IO触发器可以大致估计出并行接口的最高时钟= 1/(50+50+100+250) = 2.2GHz (DDR)或者1.1GHz (SDR)。

利用源同步接口,数据的有效窗口可以提高很多。

通常频率都在1GHz以下。

在实际应用中可以见到如SPI4.2接口的时钟可以高达DDR 700MHz x 16bits位宽。

DDR Memory接口也算一种源同步接口,如DDR3在FPGA中可以做到大约800MHz的时钟。

高速串行收发器原理及芯片设计

高速串行收发器原理及芯片设计

高速串行收发器原理及芯片设计
高速串行收发器(SerDes)是一种用于在半导体芯片之间传输高速数据的电子组件。

它们通常用于将数据从一个芯片传输到另一个芯片,例如在计算机、服务器、移动设备和其他电子设备中。

SerDes能够以高速收发数据,因而在许多应用中都扮演了重要角色。

SerDes的原理是使用交替高低电平的信号,将并行数据转换为串行数据,以便通过单个通道传输。

在接收端,通过解码技术将串行信号转换为并行信号,以便在远端接收所有数据。

为了支持高速传输,SerDes需要使用多种技术。

首先是提供高电流和低电阻的电缆和接口。

其次是使用低功耗的工艺和设计技术,以减少功耗和热量,保证设备在长时间工作时不会损坏。

SerDes芯片的设计要具有高集成度、低功耗、高速度、低噪声等特点。

此外, SerDes芯片还需要具有高度的稳定性,以确保在不同的传输环境(例如热、噪声等)中稳定工作。

为了实现这些目标,SerDes的设计通常结合多种技术,包括测试、仿真、优化设计等等。

总之,高速串行收发器在现代电子设备中扮演了重要的角色,能够支持高速数据传输和接收,为设备之间的数据传输提供了一种高效的解决方案。

SerDes的设计和实现是一项复杂的任务,需要充分考虑各种因素,以确保芯片具有高性能和高可靠性。

FPGA高速收发器

FPGA高速收发器

FPGA高速收发器设计准则高速收发器(SERDES)的运用范围十分广泛,包括通讯、计算机、工业和储存,以及必须在芯片与芯片/模块之间、或在背板/电缆上传输大量数据的系统。

但普通高速收发器的并行总线设计已无法满足现在的要求。

将收发器整合在FPGA中,成为解决这一问题的选择办法。

高速设计用FPGA具备嵌入式数Gb收发器的低功耗FPGA架构,它能让设计人员利用高生产率的EDA工具提供实体层和逻辑层建构模块,研发出低成本的小型系统,使得设计师能够快速解决协议和速率的变化问题,以及为了提高性能和增加新功能时,必须进行设计修改所面临的重新编程问题,这些迫切需求的灵活性无法在ASIC和ASSP方案中获得。

FPGA提供了一种单芯片解决方案,克服了多芯片方案中的互通作业、布线和功率问题。

FPGA中的收发器在克服讯号完整性问题的同时,也能工作在一系列不同的系统或协议环境中。

收发器选择考虑收发器的选择对于要获得所需的功能设计而言相当关键。

设计师必须在设计初期阶段就分析收发器的功能和性能,并融合频宽需求、协议、多媒体类型、EMC和互通作业性所决定的设计准则指导选择。

收发器的选择应该包括规格的符合性验证;针对抖动、噪音、衰减和不连续性等不利条件下的免疫能力或补偿能力;以及应用中的传输媒介的类型。

根据目前多数组件存在的收发器错误纪录,不难发现将混合讯号收发器整合在数字电路FPGA中仅取得了有限的成功。

因此,系统设计师在验证市场需求时要特别小心,要紧盯着制程、电压、温度、核心以及I/O端口,还有硅芯片生产能力等各方面的验证工作。

评估收发器发射性能的重要工具是眼图。

这是建构在一系列分层PRBS周期上的发射机波形图量度。

透过利用眼状模板,眼图可用来显示特定指针的符合性。

如果波形没有侵占眼图模板的张开区,通常意味着它符合抖动、噪音和幅度指针。

另外,为确保采用随机性较高的PRBS序列,并将在示波器上撷取的波形采样数量减到最少,以便它们不会被错误地表征较差的PRBS性能,需要一个非常谨慎的方案。

理解SerDes之二

理解SerDes之二

理解SerDes之二2.3接收端均衡器( Rx Equalizer)2.3.1 线形均衡器(Linear Equalizer)接收端均衡器的目标和发送均衡器是一致的。

对于低速(<5Gbps)SerDes,通常采用连续时间域,线性均衡器实现如尖峰放大器(peaking amplifier), 均衡器对高频分量的增益大于对低频分量的增益。

图2.8为一个线性均衡器的频域特性。

通常工厂会对均衡特性封装为数种级别,可以动态设置,以适应不同的信道特性,如High/Med/Low等。

Figure 2.8 Frequency Response of A peaking Amplifier based Rx Equalizer2.3.2 DFE均衡器(Decision Feedback Equalizer)对于高速(>5Gbps)SerDes,由于信号的抖动(如ISI相关的确定性抖动)可能会超过或接近一个符号间隔(UI, Unit Interval), 单单使用线性均衡器不再适用。

线性均衡器对噪声和信号一起放大,并没有改善SNR或者说BER。

对于高速SerDes,采用一种称作DFE (Decision Feedback Equalizer)的非线性均衡器。

DFE通过跟踪过去多个UI的数据(history bits)来预测当前bit的采样门限。

DFE只对信号放大,不对噪声放大,可以有效改善SNR。

图2.9演示了一个典型的5阶DFE。

接收的串行数据由比较器(slicer)来判决0或者1,然后数据流由一个滤波器来预测码间干扰(ISI),再从输入的原始信号中减掉码间干扰(ISI),从而的到一个干净的信号。

为了让DFE均衡器的电路工作在电路线形范围内,串行信号先经过VGA自动控制进入DFE的信号幅度。

为了理解DFE的工作原理,先来看一个10Gbps背板的脉冲响应,这个背板模型是matlab给出的一个基于实测的模型,具有典型特性。

高速serdes电路结构

高速serdes电路结构

高速serdes电路结构摘要:一、高速serdes电路概述二、高速serdes电路设计要点1.电源完整性设计2.信号完整性设计3.电磁兼容性设计三、高速serdes电路应用领域四、高速serdes电路未来发展趋势正文:高速serdes电路概述随着科技的快速发展,数据传输速率越来越快,传统的串行通信技术已经无法满足高速数据传输的需求。

于是,高速serdes电路应运而生。

Serdes是Serializer/Deserializer的缩写,即串行器/并行器,它是一种高速串行通信技术。

通过将串行数据转换为并行数据,可以大幅提高数据传输速率。

高速serdes电路设计要点1.电源完整性设计在高速serdes电路设计中,电源完整性(Power Integrity,PI)设计是非常重要的。

电源噪声和供电电压的波动会影响serdes的性能,降低数据传输速率和可靠性。

因此,在进行电源完整性设计时,需要考虑电源系统的稳定性、电源去耦、电源噪声滤波等方面。

2.信号完整性设计信号完整性(Signal Integrity,SI)是高速serdes电路设计的另一个关键要点。

在高速信号传输过程中,信号的波形失真、上升沿和下降沿的振荡以及串扰等问题会影响信号的质量。

为了保证信号的完整性,需要对信号传输路径进行优化,降低信号的阻抗,提高信号的传输能力。

3.电磁兼容性设计电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)是高速serdes电路设计中需要考虑的另一个因素。

高速信号传输过程中会产生电磁干扰,影响其他电子设备的正常工作。

因此,在设计高速serdes电路时,需要考虑电磁兼容性,采取有效的屏蔽和滤波措施,降低电磁干扰。

高速serdes电路应用领域高速serdes电路广泛应用于各种高速数据传输场景,如数据中心、通信设备、显卡、硬盘等。

在这些应用中,高速serdes电路可以实现高速数据传输,满足设备对数据处理和传输的需求。

高速serdes电路结构

高速serdes电路结构

高速serdes电路结构摘要:1.高速SerDes 电路的背景和需求2.高速SerDes 电路的结构和关键技术3.高速SerDes 电路在PCB 设计中的应用要点4.高速SerDes 电路的未来发展趋势正文:随着云计算和网络应用的普及,数据中心和云计算服务商对于高速、高带宽的网络连接需求不断提升。

高速SerDes(Serializer/Deserializer)电路作为一种可以将串行数据转换为并行数据,或将并行数据转换为串行数据的芯片,因此在数据中心、云计算、存储和网络设备等领域中得到了广泛应用。

一、高速SerDes 电路的背景和需求SerDes 电路在电子设备中扮演着数据传输的重要角色,尤其是在高速数据传输的场景下。

例如,在10Gbps 的以太网应用中,SerDes 电路将10Gbps 的并行数据转换为串行数据,以便在网络传输中更加高效。

同时,SerDes 电路还需要具备较高的信号完整性、抗干扰能力和稳定性,以保证数据传输的准确性和可靠性。

二、高速SerDes 电路的结构和关键技术高速SerDes 电路主要包括以下几个部分:1.串行化模块:将并行数据转换为串行数据,需要对数据进行编码、缓存和抖动等处理。

2.串行传输模块:将串行数据按照时序要求进行传输,需要考虑信号的完整性、抗干扰能力和稳定性。

3.解串行化模块:将串行数据转换为并行数据,需要对数据进行解码、去抖和缓存等处理。

4.并行传输模块:将并行数据按照时序要求进行传输,需要考虑信号的完整性、抗干扰能力和稳定性。

高速SerDes 电路的关键技术包括:1.编码技术:为了提高信号的抗干扰能力,需要采用一定的编码技术对数据进行编码。

2.抖动技术:为了保证信号的稳定性,需要采用一定的抖动技术对数据进行抖动。

3.缓存技术:为了保证数据传输的流畅性,需要采用一定的缓存技术对数据进行缓存。

4.时序控制技术:为了保证数据传输的准确性,需要采用一定的时序控制技术对数据进行控制。

高性能FPGA中的高速SERDES接口

高性能FPGA中的高速SERDES接口

高性能FPGA中的高速SERDES接口引言串行接口常用于芯片至芯片和电路板至电路板之间的数据传输。

随着系统的带宽不断增加至多吉比特范围,并行接口已经被高速串行链接,或SERDES (串化器/ 解串器)所取代。

起初, SERDES是独立的ASSP或ASIC器件。

在过去几年中已经看到有内置SERDES 的FPGA器件系列。

这些器件对替代独立的SERDES器件很有吸引力。

然而,这些基于SERDES的FPGA往往价格昂贵,因为它们是高端(因而更昂贵) FPGA器件系列的一部分。

莱迪思半导体公司在这一领域一直是先驱者,已经推出了两款低成本带有SERDES的 FPGA器件系列,在2007年推出了LatticeECP2M,最近又推出了 LatticeECP3 。

ECP2M 和ECP3 FPGA为设计者提供了两全其美的产品:一种高性能、低成本具有内置高性能SERDES 的FPGA。

这些器件为设计人员提供一个低成本综合平台,以满足他们设计下一代产品的需求。

莱迪思还为客户提供了高性能具有SERDES的FPGA器件系列LatticeSC /M,芯片上拥有额外的ASIC IP。

莱迪思的SERDES设计超过了各种常用协议规定的严格的抖动和驱动需求。

LatticeECP2M和LatticeECP3的低成本、高性能带有SERDES功能的FPGA系列为用户设计下一代系统提供了一个很好的平台。

器件的一些亮点如下:∙低功耗:工作于3.2Gbps的速率时,每个通道功耗额定为90mW 。

∙针对芯片至芯片和小型背板(不超过40英寸的FR - 4 ),能可靠传输和恢复串行信号。

∙嵌入式物理编码子层块,支持流行的串行协议,如1吉比特以太网,10吉比特以太网(XAUI )、PCI Express 、Serial RapidIO SMPTE 。

∙支持无线协议,如CPRI 、OBSAI等,包括用于实现多跳的一个低延迟变化选择。

∙灵活的SERDES模块:多个标准/协议可以混合于单个模块中。

高速serdes的电路结构

高速serdes的电路结构

高速serdes的电路结构高速serdes(串行器/解串器)的电路结构高速序列器/解序列器(serdes)是一种关键的电子设备,用于将并行数据转换为串行数据,以实现高速数据传输。

它在许多现代通信和计算领域中起着重要作用,例如数据中心、网络设备和通信系统。

高速serdes的电路结构在实现高速、高可靠性的数据传输方面具有关键的重要性。

下面将详细介绍一种常见的高速serdes电路结构。

1. 锁相环(Phase-Locked Loop, PLL):PLL是高速serdes电路中的核心组件,用于实现时钟的频率和相位同步。

它接收输入引脚的时钟信号,并生成一个稳定的本地时钟,以驱动数据的串行传输。

PLL通常由相位比较器、电压控制振荡器(Voltage-Controlled Oscillator, VCO)和分频器组成。

2. 预加重器(Pre-emphasis)和均衡器(Equalizer):预加重器和均衡器用于对传输过程中的信号进行补偿,以降低信号传输中的失真和信号间隔的间歇性。

预加重器增强高频信号的幅度,而均衡器通过自适应滤波来消除传输过程中的失真和噪声。

3. 串行器(Serializer):串行器负责将输入的并行数据转换为串行信号。

它通常包含一系列级联的触发器,用于按照特定的时序将并行数据转换为串行数据。

串行器的输出信号可以通过差分驱动器进行驱动,以提高抗干扰能力。

4. 解串器(Deserializer):解串器将串行信号转换回并行数据,恢复原始的并行数据格式。

解串器通常包含一系列的比较器和触发器,用于根据输入的时钟信号提取和重构接收的数据。

5. 前向纠错编码器(Forward Error Correction, FEC):FEC是一种用于纠正传输信号中的错误和丢失数据的编码技术。

FEC编码器和解码器可嵌入在高速serdes 电路结构中,以提高数据的可靠性和容错性。

高速serdes的电路结构涵盖了多个关键组件,这些组件共同工作以实现高速的串行数据传输。

Xilinx IP核配置,一步一步验证Xilinx Serdes GTX最高8.0Gbps

Xilinx IP核配置,一步一步验证Xilinx Serdes GTX最高8.0Gbps

Xilinx IP核配置,一步一步验证Xilinx Serdes GTX最高8.0Gbps 之前用serdes一直都是跑的比较低速的应用,3.125Gbps,按照官方文档一步一步来都没出过什么问题,这次想验证一下K7系列GTX最高线速8Gbps,看看xilinx的FPGA是不是如官方文档所说。

GTX速度到底可以跑到多少关于器件速度的问题首先找到ds182-Kintex-7 FPGAs Data Sheet:DC and AC Switching CharacterisTIcs,可以自己对应的器件去找,不过这个在设计电路板器件选型的时候就应该考虑到,除非是买的开发部学习用。

这里面包括所有的FPGA 各个器件能跑到的最高频率和器件延时,建立时间,保持时间等,对高速设计有很大的参考价值。

找到GTX Transceiver Switching CharacterisTIcs可以看到,虽然K7系列GTX最高可以跑到12.5Gbps,但这跟速度等级和封装都有关系,是在-3的速度等级,FF封装下才有的最高速度12.5Gbps。

而现在手头的芯片型号是K7480TFFG901-1,所以最高支持8.0Gbps。

其实这在配置IP核的时候就会发现了,线速范围是(0.5-8.0)。

所以IP核都是严格和工程的器件相关联的,这点Vivado越做越好了。

一步一步配置IP核下面一步步配置IP核,可以作为初学者参考。

(第一次用的话,会被生成的一大堆文件和巨多的IO口吓到的。

)包括怎么查找手册和原理图,走一遍流程,发现其实xilinx的IP核都是一个套路。

1. 首先在IP核搜索GT,选择7 Series FPGAs TransceiversWizard,没得选的,取个名字。

顺便提一下,下面的shared logic选项,最好选include shared logic in example design。

在有些特殊资源需要共享时,曾经遇到过这里的问题。

Xilinx7系列FPGA高速收发器GTXGTH的一些基本概念

Xilinx7系列FPGA高速收发器GTXGTH的一些基本概念

Xilinx7系列FPGA⾼速收发器GTXGTH的⼀些基本概念
本来写了⼀篇关于⾼速收发器的初步调试⽅案的介绍,给出⼀些遇到问题时初步的调试建议。

但是发现其中涉及到很多概念。

逐⼀解释会导致⽂章过于冗长。

所以单独写⼀篇基本概念的介绍,基于Xilinx 7系列的GTX。

需要说明,⽂本只是初步介绍基本概念,会尽量使⽤通俗浅显的描述⽽避免使⽤专业词汇,也只会描述⼀些基本的、常⽤的内容,不能保证全⾯型。

所以从专业⾓度看,可能部分⽤词和原⼚⽂档有出⼊,同时覆盖⾯不够,请见谅。

GTP、GTX、GTH和GTZ:
这四个是Xilinx 7系列FPGA全系所⽀持的GT,GT的意思是Gigabyte Transceiver,G⽐特收发器。

通常称呼为Serdes、⾼速收发器,GT,或者⽤具体型号(例如GTX)来称呼。

7系列中,按⽀持的最⾼线速率排序,GTP是最低的,GTZ是最⾼的。

GTP被⽤于A7系列,GTZ被⽤于少数V7系列。

从K7到V7,最常见的是GTX和GTH。

GTH的最⾼线速率⽐GTX稍微⾼⼀点点。

GTX和GTH的⽂档都是UG476。

从这⾥就能看出来,这两个GT的基本结构⼤同⼩异。

所以掌握⼀个,另⼀个基本也就熟悉了。

XilinxSERDES调试方法

XilinxSERDES调试方法

XilinxSERDES调试方法Xilinx SERDES调试方法FPGA SERDES的应用需要考虑到板级硬件,SERDES参数和使用,应用协议等方面。

由于这种复杂性,SERDES的调试工作对很多工程师来说是一个挑战。

本文将描述SERDES的一般调试方法,便于工程师准确快速定位和解决问题。

硬件检测硬件检测可以分为原理图/PCB检查和板上硬件检查。

这一部分的工作相对简单,但是很多时候问题是由这些看起来很不起眼的地方导致的。

a) 原理图/PCB检查根据SERDES应用手册要求检查原理图和PCB设计。

例如对于Xilinx 7系列GTX/GTH SERDES,可以参考UG476的Board DesignGuidelines检查原理图和PCB设计。

b) 板上硬件检查使用示波器/万用表等仪器设备实际测量板上硬件,确认提供给SERDES的工作环境正常。

i. 检查电源的电压/精度/纹波/上电顺序是否符合数据手册的要求。

例如对于Xilinx 7系列GTX SERDES,需要对照DS182检查。

ii. 检查SERDES参考时钟频率/摆幅是否符合数据手册的要求,以及参考时钟的管脚位置是否正确。

iii. 物理通道的检查,例如确认AC耦合电容的容值是否正确,光模块是否兼容,焊接是否正常。

2.使用IBERT IBERT是一个强有力的调试工具,可以用于调整参数设置和确认系统余量,也可以用于故障现象判断。

IBERT在CORE generator里产生工程和BIT 文件。

将BIT文件下载到FPGA后,使用ChipScope Analyzer连接到FPGA上,就会出现IBERT 的GUI调试界面。

a)检查PLL是否LOCK,如果没有,需要检查时钟和电源。

比如时钟频率是否正确,SERDES是否选择了正确的时钟源。

b) 将SERDES的TX和RX设为相同的数据pattern,例如PRBS-31。

设置SERDES为Near-end PMA模式。

SERDES关键技术总结

SERDES关键技术总结

SERDES关键技术总结SERDES(Serializer/Deserializer)是一种用于高速串行通信的关键技术,通过将并行数据转换为串行数据进行传输,可以提供更高的数据传输速度,并帮助减少电缆数量和布线复杂性。

下面是对SERDES关键技术的总结:1. 前向纠错编码(Forward Error Correction,FEC):FEC是一种通过在发送端增加冗余数据来纠正传输中的错误的技术。

FEC可以提高传输信号的可靠性,减少误码率,以适应高速串行通信的需求。

2. 消除时钟抖动(Clock Jitter Elimination):时钟抖动是指时钟信号的相位和频率变化,由于时钟抖动会导致数据在传输过程中出错,因此消除时钟抖动是实现高速串行通信的关键。

SERDES通过使用特殊的时钟恢复技术,可以有效地抵消时钟抖动,保证数据传输的正确性。

3. 自适应等化器(Adaptive Equalizer):等化器是一种用于补偿信号受损影响的技术,通过对信号进行预处理和滤波,可以减少传输中的失真。

自适应等化器可以根据接收到的反馈信息实时调整等化器参数,以适应不同信道条件和传输距离,提高信号的传输质量。

4. 动态电源管理(Dynamic Power Management):SERDES在高速数据传输时需要消耗大量的功率,因此动态电源管理是必不可少的技术。

动态电源管理技术可以根据传输的需求,动态地调整电源供应方式和功耗,以实现更低的功耗和更好的能效。

5. 串并转换器(Serial-to-Parallel Converter)和并串转换器(Parallel-to-Serial Converter):SERDES的核心是串并转换器和并串转换器,它们是将并行数据转换为串行数据或将串行数据转换为并行数据的关键部件。

串并转换器将多个并行数据源组合成一个高速串行数据流,用于发送端;并串转换器将高速串行数据流拆分为多个并行数据流,用于接收端。

了解SERDES基础概念,快速进入高速系统设计

了解SERDES基础概念,快速进入高速系统设计

了解SERDES基础概念,快速进入高速系统设计
 在目前主流厂商的高端FPGA 中都集成了SERDES(串并收发单元)硬核,如Altera的Stratix IV GX器件族内部集成的SERDES单通道支持600Mbit/s到8.5Gbit/s数据熟率,而Stratix IV系列器件族还集成支持150Mbit/s到1.6Mbit/s的高速差分信号接口,并增强了其动态相位调整(DPA,Dynamic Phase Alignment)特性;Xilinx的Virtex II Pro内嵌的SERDES单通道支持622Mbit/s到3.125Mbit/s的数据速率,而Virtex II Pro X 内嵌的SERDES单通道支持2.488Gbit/s到10.3125Gbit/s的数据速率;Lattice 的高端SC系列FPGA内嵌的SERDES单通道支持622Mbit/s到3.4Gbit/s的数据速率,而其多款可编程系统级芯片FPSC(FPSC,Field Programmable System Chip)内嵌的不同性能的SERDES单通道支持400Mbit/s到10.709Gbit/s的数据速率。

 在FPGA中内嵌诸如SERDES的硬核,可以大大地扩张FPGA的数据吞吐量,节约功耗,提高性能,使FPGA在高速系统设计中扮演着日益重要的角色。

 在阐述SERDES基础概念的基础上,讨论Stratix IV GX的SERDES与DPA结构,通过对典型高速系统设计举例和对高速PGB设计注意事项的介绍,引领读者进入高速系统设计的世界。

SerDes知识详解

SerDes知识详解

SerDes知识详解SerDes技术是一种用于高速数据传输的技术,其主要作用是将并行数据流转换为串行数据流,以便在高速传输中减少时钟抖动和数据抖动等问题。

在SerDes技术流行之前,芯片之间的互联通过系统同步或者源同步的并行接口传输数据。

然而,随着接口频率的提高,这种方式存在一些限制,如时钟到达两个芯片的传播延时不相等、并行数据各个bit的传播延时不相等以及时钟的传播延时和数据的传播延时不一致等问题,这些问题都会影响数据的传输效率和可靠性。

为了解决这些问题,SerDes技术应运而生。

通过将并行数据流转换为串行数据流,SerDes技术可以减少时钟抖动和数据抖动等问题,从而提高数据的传输效率和可靠性。

同时,SerDes技术还可以提高数据的有效窗口,使得数据的传输速率可以更高。

在实际应用中,SerDes技术已经得到了广泛的应用,如SPI4.2接口的时钟可以高达DDR 700MHz x 16bits位宽,DDR Memory接口也可以做到大约800MHz的时钟。

需要注意的是,SerDes技术虽然可以提高数据的传输效率和可靠性,但是它也存在一些问题。

例如,SerDes技术需要消耗更多的功率,因此在功耗方面需要做出一定的权衡。

此外,SerDes技术还需要更多的硬件资源,因此在设计时需要考虑到硬件资源的使用情况。

总之,SerDes技术是一种非常重要的技术,它在高速数据传输方面有着广泛的应用前景。

Feedback Equalizer)进行均衡,再经过反串行器(Deserializer)进行串->并转换,最后通过8B/10B解码器(8B/10B decoder)或反扰码器(descambler)来还原原始数据。

接收端还会有时钟恢复模块(Clock Recovery)来提取时钟信号,以保证数据的同步性。

SerDes的核心是PMA层,它负责将数字信号转换成模拟信号,并进行调制、解调、均衡等操作。

PMA层的设计对SerDes的性能有着至关重要的影响。

SERDES关键技术总结

SERDES关键技术总结

一、SERDES介绍随着大数据的兴起以及信息技术的快速发展,数据传输对总线带宽的要求越来越高,并行传输技术的发展受到了时序同步困难、信号偏移严重,抗干扰能力弱以及设计复杂度高等一系列问题的阻碍。

与并行传输技术相比,串行传输技术的引脚数量少、扩展能力强、采用点对点的连接方式,而且能提供比并行传输更高带宽,因此现已广泛用于嵌入式高速传输领域。

许多FPGA已经内置了一个或多个MGT(Multi-Gigabit Transceiver)收发器,也叫做SERDES(Multi-Gigabit Serializer/Deserializer)。

MGT收发器内部包括高速串并转换电路、时钟数据恢复电路、数据编解码电路、时钟纠正和通道绑定电路,为各种高速串行数据传输协议提供了物理层基础。

MGT收发器的TX发送端和RX接收端功能独立,而且均由物理媒介适配层(Physical Media Attachment,PMA)和物理编码子层(Physical Coding Sublayer,PCS)两个子层组成,结构如下图所示PMA子层内部集成了高速串并转换电路,预加重电路、接收均衡电路、时钟发生电路和时钟恢复电路。

串并转换电路的作用是把FPGA内部的并行数据转化为MGT接口的串行数据。

预加重电路是对物理连接系统中的高频部分进行补偿,在发送端增加一个高通滤波器来放大信号中的高频分量进而提高信号质量,但预加重电路会导致功耗和电磁兼容(Electro Magnetic Compatibility,EMC)增加,所以如非必要一般情况下都把它屏蔽掉。

接收均衡电路主要用来补偿由频率不同引起的阻抗差异。

时钟发生电路与时钟恢复电路在发送端把时钟和数据绑定后发送,在接收端再从接收到的数据流中恢复出时钟,这样可以有效地避免在高速串行传输的条件下时钟与数据分开传输带来的时钟抖动问题。

PCS子层内部集成了8B/10B编/解码电路、弹性缓冲电路、通道绑定电路和时钟修正电路。

高速serdes中常见的电路结构

高速serdes中常见的电路结构

高速serdes中常见的电路结构引言:高速serdes(Serializer/Deserializer)是一种用于在高速通信系统中进行数据传输的关键电路。

它能够将并行数据转换为串行数据,并在接收端将串行数据重新转换为并行数据。

在高速通信系统中,serdes电路的性能和可靠性对于数据的传输速率和质量至关重要。

本文将介绍高速serdes中常见的电路结构,包括预加重器、均衡器、时钟恢复电路和解调器。

一、预加重器(Pre-emphasis):预加重器是高速serdes中常见的电路结构之一,它能够提高信号的传输质量。

在数据传输过程中,信号会受到信道的衰减和失真影响,导致信号的幅度衰减和相位偏移。

预加重器通过在发送端对信号进行加权处理,使信号的高频成分增强,以提高信号的传输质量和抗干扰能力。

二、均衡器(Equalizer):均衡器是高速serdes中常见的电路结构之一,它能够抵消信号在传输过程中受到的频率响应不平衡和时域失真的影响。

在高速通信系统中,信道的频率响应不平衡和时域失真会导致信号的幅度失真和相位偏移。

均衡器通过对信号进行增益和相位调整,使信号在接收端能够恢复到发送端的原始状态,从而提高信号的传输质量。

三、时钟恢复电路(Clock Recovery):时钟恢复电路是高速serdes中常见的电路结构之一,它能够从接收到的串行数据中恢复出时钟信号。

在高速通信系统中,发送端和接收端的时钟信号可能存在微小的差异,导致接收端无法准确地对串行数据进行采样。

时钟恢复电路通过对接收到的串行数据进行时钟提取和锁定,使接收端能够准确地对串行数据进行采样和解调,从而提高信号的传输质量。

四、解调器(Demodulator):解调器是高速serdes中常见的电路结构之一,它能够将接收到的串行数据重新转换为并行数据。

在高速通信系统中,接收端接收到的串行数据可能存在幅度失真和相位偏移,导致数据的解调困难。

解调器通过对接收到的串行数据进行幅度和相位调整,使其恢复到原始的并行数据形式,从而实现数据的解调和恢复。

高速SerDes电参数测试时线缆选择

高速SerDes电参数测试时线缆选择

高速SerDes电参数测试时线缆选择01SerDes介绍及测试随着大数据的兴起以及电子信息技术的飞速发展,数据传输对总线带宽的要求越来越高。

并行通信的发展受到了时序同步、信号偏移,抗干扰能力以及设计复杂度高等一系列问题的阻碍。

与并行通信相比,串行通信的引脚数量少、扩展能力强、采用点对点的连接方式,而且能提供比并行通信更高带宽,因此现已广泛用于高速数据传输多个领域。

当时先进的FPGA、CPU、DSP、交换芯片等内部都集成了SerDes电路,用于高速串行数据传输。

SerDes是英文SERializer(串行器)/DESerializer(解串器)的简称。

它是一种主流的时分多路复用(TDM)、点对点(P2P)的串行通信技术。

即在发送端多路低速并行信号被转换成高速串行信号,经过传输媒体(光缆或铜线),最后在接收端高速串行信号重新转换成低速并行信号。

这种点对点的串行通信技术充分利用传输媒体的信道容量,减少所需的传输信道和器件引脚数目,提升信号的传输速度,从而大大降低通信成本。

而且支持目前多种主流的工业协议标准,比如Serial RapidIO 、Fibre Channel(FC)、PCI-Express(PCIE)、10-Gb Ethernet(XAUI)、1-Gb Ethernet、Serial ATA(SATA)、HDMI等。

Serdes框图目前SerDes电参数测试可分成接收器测试和发送器测试两大部分。

接收器测试需要用到误码仪,测试指标主要有:灵敏度测试、抖动容忍度测试、skew测试、阻抗测试等。

发送器测试需要用到示波器,测试指标主要有:输出差模电压、输出共模电压、上升下降时间测试、抖动测试(TJ,RJ/DJ)、眼图测试、skew、阻抗测试等。

02高速线缆选型SerDes电参数测试时,就需要高速线缆将芯片的SerDes接口与高端测试仪器连接。

为了满足对SerDes电参数的精确测试,我们通常优先考虑是选用高端测试仪器测试就ok了,而忽略了芯片与仪器之间互连的线缆选择。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

一文详解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。

相关文档
最新文档