FPGA高速接口JESD204B学习笔记

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深入了解JESD204B：ADC/DAC传输协议的高速王者
JESD204B，这个专为高速ADC/DAC数据传输而生的标准，以其独特的架构和性能优势，引领了接口技术的革新。它涵盖了物理层的SERDES CML电平标准，以及链路层的8B/10B编码与并行数据帧设计。相比于TTL、CMOS和LVDS等传统电平标准，JESD204B提供了精确的时序规定和数据格式，确保了高速传输的稳定性和可靠性。

SERDES接口的核心在于串并转换，CML技术作为电流驱动的佼佼者，为高速通信提供了强大的支持。ADC接口的历史发展轨迹清晰可见，从早期的CMOS技术过渡到LVDS，最终稳定在JESD204B，LVDS的优势在于抗干扰和快速响应，FPGA通过IDELAY调整可以轻松适应不同环境下的时序要求。JESD204B接口信号丰富，如数据线、同步信号等，多通道传输且无信道漂移，特别是在ADC应用中，接口包括SEDOUT、SYSREF和SYNC，N'表示半字节单位，M和N则分别代表接口中转换器的数量和分辨率。

设计挑战与解决方案：
- 在串行总线中，JESD204B的低速通信要求设计者精确控制延时，确保数据一致性。
- 传统的CDR时钟恢复技术在高速通信中显得力不从心，需要寻找替代方案。
- 并行总线虽然能提供高速传输，但其可靠性在JESD204B标准下并不理想，需要额外的纠错措施。
GT收发器和MGT接口，如RXEQ/RX OOB接收，采用了CML电平标准，引入了DFE均衡器来对抗信号干扰。同时，CDR恢复时钟、SIPO解串等一系列技术确保了8B/10B编码的高效解码，尽管解码效率只有80%，但RX Elastic Buffer的缓存机制则能在跨时钟数据传输中提供关键的稳定支持。
RX GEABOX负责64B/66B的编解码，而RDB则负责接收缓冲区数据的释放，确保数据接收的无缝进行。
同步与配置的精细操作：
FPGA与ADC的同步至关重要，通过K码同步机制，结合多帧计数和ADC配置，确保在用户数据阶段的准确对接。LMFC的复位与缓冲释放条件，以及CPLL/QPLL的配置，都是实现这一同步过程中的关键步骤。
最后，SYNC信号的对齐是一门艺术，通过计数后拉低接收端调整，确保数据的正确接收和处理，RBD负责释放接收缓冲区的数据，完成了整个数据传输的闭环。
JESD204B的每一个细节都彰显了其在高速接口领域的卓越性能，无论是物理层的设计还是高层应用的考虑，都是为实现高效、准确的通信而精心打磨的杰作。