【摘 要】
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随着5G、大数据、人工智能等技术的快速发展,自动驾驶、虚拟现实、短视频等应用已经走进了人们的生活,影响着人们的工作和生活方式。这些技术和应用的背后都依赖着通信设备对海量的数据进行高速传输,并且随着应用的不断丰富,数据量的不断增长,会持续地对数据传输速率提出更高的要求,这将迫使人们对高速数据传输技术永无止境地探索。SerDes作为高速串行传输的主流技术,最早被应用于光纤通信领域,现在已经被广泛应用于
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随着5G、大数据、人工智能等技术的快速发展,自动驾驶、虚拟现实、短视频等应用已经走进了人们的生活,影响着人们的工作和生活方式。这些技术和应用的背后都依赖着通信设备对海量的数据进行高速传输,并且随着应用的不断丰富,数据量的不断增长,会持续地对数据传输速率提出更高的要求,这将迫使人们对高速数据传输技术永无止境地探索。SerDes作为高速串行传输的主流技术,最早被应用于光纤通信领域,现在已经被广泛应用于各种通信、计算设备的接口当中,成为众多通信协议的物理层实现方案。SerDes是串行器/解串器的简称,包含相互独立的发送通道和接收通道,发送通道中一般包含编码器、串行器以及低压差分信号发送器,而接受通道中一般包含时钟数据恢复电路、解串器以及解码器。由于SerDes利用低压差分信号进行传输,使得数据具有较强的抗干扰能力,能够支持很大数据的传输速率和较远的传输距离。本文完成了一款数据带宽最高可达2.6Gbps的高速SerDes接口芯片的数字模块设计,该芯片具有全速和半速两种速度模式,并且支持以太网IDLE序列校正、光纤通道EOF序列校正功能。基于FPGA对流片回来的芯片进行了功能测试和误码率估测。本文首先简要概述了几种常用的SerDes接口芯片架构,接着对8b/10b编码原理做了详细的阐述,然后介绍了8b/10b SerDes接口芯片的一般结构,包括结构组成、各模块功能、数据流通路,还简要概述了SerDes中的三个重要的模拟电路PLL、LVDS、CDR的结构和功能。之后介绍了SerDes接口芯片的三种测试方式,分别为利用ATE直接测试、利用FPGA搭建测试系统测试、采用内建自测试进行片内测试,并对三种测试方式进行了比较,最后对误码率、抖动和眼图做了相关的介绍。本文接下来详细地描述了本次设计的双速SerDes接口芯片的结构构成和各个数字模块的功能原理、设计方法,这些数字模块包括8b/10b编解码器、Comma检测器、以太网IDLE序列校正模块、光纤通道EOF序列校正模块和双速切换模块。本文最后利用SOPC的设计方法,在FPGA上搭建了功能测试系统对流片回来的芯片进行了软硬件协同的功能测试以及误码率估测,结果表明该双速SerDes接口芯片在三种工作模式下均能够正常运行,并且误码率估测值小于10-7。
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