AD9371 官方例程HDL详解之JESD204B RX侧格式配置及各层主要功能

AD9371 系列快速入口

AD9371+ZCU102 移植到 ZCU106 ： AD9371 官方例程构建及单音信号收发

采样率和各个时钟之间的关系： AD9371 官方例程HDL详解之JESD204B TX侧时钟生成（三）

参考资料：
UltraScale Architecture GTH Transceivers User Guide UG576

Generic JESD204B block designs

文章目录

一、JESD204B传输层给应用层数据的格式配置
二、JESD204B链路数据配置
三、RX Byte and Word Alignment（GTH）
四、RX 8B/10B Decoder（GTH）
五、JESD204b 各层主要功能

一、JESD204B传输层给应用层数据的格式配置

可知 AD9371 官方 demo 2T2R 中对于RX, M=4, L=2, IQ 采样率= LINK rate ，JESD204B 应用层如何接收传输层数据？
在这里插入图片描述

在物理层GTH收发器配置为32bit模式，链路层每个LINK CLK 需要给物理层每个 LANE 32bit数据，对于RX和RX_OS 都是各自分配2个 lane ，即各自 64bit 数据

在这里插入图片描述

每个 LANE需要 32bit数据，下述约束必须满足
$\times 32=M \times N P \times S P C$ $\mathrm{SPC}=\mathrm{L}^{*} 32 /(\mathrm{M} * \mathrm{NP})$ 2T2R demo 中 JESD RX参数配置为 L=2; M=4; S=1; F=4; NP=16; SPC=1

每个转换器提供 SPC=1个 16Bbit 采样数据， F=4 ，4* 8=32bit ，即每帧每个lane 32bit

1T1R demo 中 JESD RX参数配置为 L=2; M=2; S=1; F=2; NP=16; SPC=2，类似 TX 2T2R

对于RX_OS ， JESD 参数配置为 L=2; M=2; S=1; F=2; NP=16; SPC=2，类似 TX 2T2R

每个转换器提供 SPC=2个 16Bbit 采样数据 Frame0 和 Frame1拼在一起，每帧 F=2 ，两帧凑成 2 * 2 * 8=32bit

在这里插入图片描述

MmSn 表示第m个转换器的第n个采样数据,

RX 2T2R L=2; M=4; S=1; F=4; NP=16; SPC=1 ;

[ M3S0, M2S0, M1S0, M0S0]

RX 1T1R L=2; M=2; S=1; F=2; NP=16; SPC=2 ;

[ M1S1, M1S0, M0S1, M0S0]

RX_OS L=2; M=2; S=1; F=2; NP=16; SPC=2 ;

[ M1S1, M1S0, M0S1, M0S0]

RX 1T1R 和 RX_OS 和TX 2T2R类似，不过多描述。RX 2T2R 如下图
在这里插入图片描述

二、JESD204B链路数据配置

RX 2T2R ，M=4，L=2，F=4，S=1， IQ 采样率= LINK rate= line rate/40 ，SPC=1

AD9371 采样接收数据后，按下图配置组帧，通过分配的2个lane，送给FPGA解帧

在这里插入图片描述
传输层送给应用层的64bit数据adc_data，排布如下 [ M3S0, M2S0, M1S0, M0S0]

RX 1T1R 和 RX_OS ，M=2，L=2，F=2，S=2， IQ 采样率= 2* LINK rate= line rate/20 ，SPC=2

AD9371 采样接收数据后，按下图配置组帧，通过分配的2个lane，送给FPGA解帧

在这里插入图片描述

传输层送给应用层的64bit数据adc_data，排布如下 [ M1S1, M1S0, M0S1, M0S0]

注意：
AD9371芯片的 TX和RX lane rate 有速率限制（UG992），lane rate 都最低614.4MHz
当2T2R 时，M=4, L=2, IQ采样率最低为15.36MHz，lane rate = 15.36 x 40= 614.4 MHz
当1T1R 时，M=2, L=2, IQ采样率最低为30.72MHz，lane rate = 30.72x 20= 614.4 MHz

当RX_OS 时，M=2, L=2, IQ采样率最低为30.72MHz，lane rate = 30.72 x 20= 614.4 MHz

在这里插入图片描述

而由于在FPGA的GTH中， CPLL的 VCO 对工作频率有要求，在当前官方例程中，RX 和 RX_OS都选择的CPLL，其频率为 2 G-6.25G ,求最低采样率？

在这里插入图片描述

当 CPLL VCO 锁定频率 2.4576G （尽可能小），CPLL输出过分频器D，D取最大 =8（CPLL不支持16）

line rate （尽可能小）=（2.4576G /8）*2（上升沿和下降沿采样）=614.4MHz

当2T2R 时，M=4, L=2, line rate = (IQ采样率最低为15.36MHz x 40) =614.4MHz，

当1T1R 时，M=2, L=2, line rate = (IQ采样率最低为30.72MHz x 20) =614.4MHz，

当RX_OS 时，M=2, L=2, line rate = (IQ采样率最低为30.72MHz x 20) =614.4MHz

对于官方demo，理论上，AD9371侧和 FPGA ，2T2R时，对RX 信号都支持 15.36MHz

三、RX Byte and Word Alignment（GTH）

RX 在接收数据中搜索逗号（comma，K28.5 ，发射机发送的可识别的序列），当找到逗号时，将逗号移动到字节边界，使接收的并行字与发送的并行字匹配

在这里插入图片描述

在 CGS 阶段，发送方发送连续的 K码（comma），启用 RX Byte and Word Alignment ，检测到逗号时，对齐字节边界。

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.RXMCOMMAALIGNEN (rx_calign),
.RXPCOMMAALIGNEN (rx_calign),

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四、RX 8B/10B Decoder（GTH）

发送方根据链路配置会进行字符替换（链路层）， /F/= /K28.7/ ， /A/=/K28.3/ 替换场景如下图

在这里插入图片描述

RX 8B/10B Decoder 包括用于控制功能的特殊字符（K字符如下）。

在这里插入图片描述

当RXDATA是K字符时，解码器将RXTRL0驱动为高电平，当前demo，解码后为32bit

在这里插入图片描述 RXCTRL0[3] corresponds to RXDATA[31:24]
RXCTRL0[2] corresponds to RXDATA[23:16]
RXCTRL0[1] corresponds to RXDATA[15:8]
RXCTRL0[0] corresponds to RXDATA[7:0]

 .RXCTRL0 ({rx_charisk_open_s（未用到）, rx_charisk})

在这里插入图片描述

根据rx_charisk 各个bit 标志，可以进一步判断是否 K28 字符，和是否为 K28.5（CGS），以在后续逻辑中应用

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五、JESD204b 各层主要功能

传输层：主要负责组帧，把八字节分配到 Lane

链路层：主要负责加扰，字符替换，链路同步，LMFC，状态机管控
在这里插入图片描述
物理层：8B/10B Encoder，跨时钟域（TX Buffer）

传输层：主要负责解帧，把接收数据传给应用层

链路层：主要负责解扰，align，elastic buffer（确定性延时），链路同步，LMFC，状态机管控
在这里插入图片描述
物理层：RX Equalizer（均衡）， CDR（时钟恢复，数据采样），眼图分析，逗号检测，8B/10B Decoder，跨时钟域（RX Elastic Buffer）