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JESD204B介绍

JESD204B介绍 至芯
2025-11-27
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JESD204B 是 JEDEC 组织制定的第三代高速串行接口标准,专门用于数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)与现场可编程门阵列(FPGA)等数字处理器件间的数据传输,相比前代规范及传统并行接口有诸多突破性优化,以下是其详细介绍:
作为数据转换器与数字处理器件的高速点对点串行接口,它解决了高速场景下并行传输的引脚冗余、时序约束复杂等问题,是高速数据转换领域的关键接口规范。
其前身为 JESD204(2006 年,最高速率 3.125Gbps)和 JESD204A(2008 年,支持多通道与通道同步)。JESD204B 进一步突破速率限制,并新增确定性延迟、同步帧时钟等核心特性,由 25 家公司的约 65 名成员组成的 JEDEC JC - 16 任务组共同开发,适配高速高分辨率转换器的发展需求。
特性类型
具体内容
传输速率
单通道最高速率达 12.5Gbps,Intel 部分 FPGA 适配的 IP 可实现超规范速率,如 Agilex 7 F - tile 系列可达 20Gbps,能大幅提升数据传输带宽。
编码方式
采用 8B/10B 编码,通过交替发送正、负奇偶性字符实现直流平衡,既保证信号稳定性,又可嵌入同步字符等控制信息,例如关键的 / K28.5 / 同步符号。
关键变量定义
包含多个核心参数调控链路工作,M 代表转换器数、L 代表物理通道数、F 代表每帧 8 位字节数、K 代表每个多帧的帧数,N 和 N’分别对应转换器分辨率及含控制 / 填充数据的样本位数,这些参数灵活配置适配不同应用场景。
子类划分
子类 0:仅需器件时钟、通道和 SYNC~ 信号,通过三阶段建立同步,适配多数基础场景,是最易部署的模式;子类 1:额外增加 SYSREF 信号,支持确定性延迟,适配多器件同步等需固定采样沿的场景;子类 2:无需 SYSREF,同样支持确定性延迟,适配特定时序需求场景。

链路同步流程

JESD204B 需通过三个阶段完成链路同步,以常用的子类 0 为例,流程清晰且可通过示波器等设备观测:

  1. 接收器拉低 SYNC~ 引脚发起同步请求;收发器发送无扰的 / K28.5 / 符号;接收器收到至少 4 个连续无错的该符号后同步,随后拉高 SYNC~ 引脚,此阶段结束。
  2. SYNC~ 引脚拉高后进入该阶段,发送端连续传输 4 个无扰多帧,接收器完成多通道对齐与链路参数验证,为数据传输做准备。
  3. ILAS 阶段完成后进入稳定数据传输,若链路出现异常,会重新触发同步流程,保障数据传输可靠性。
协议架构与信号组成

涵盖数据链路层(MAC)和物理层(PHY)。MAC 层负责链路状态控制与字符替换;PHY 层包含物理编码子层(PCS)和物理介质附加子层(PMA),处理信号编码与物理传输。部分厂商的 IP 还集成完整传输层,降低开发难度。
基础信号包括器件时钟(提供基准时序)、差分数据通道(传输串行数据)、SYNC~(同步控制信号);子类 1 额外需要 SYSREF 信号用于实现高精度时序同步,这些信号的配合保障链路建立与稳定传输。

应用场景与核心优势

广泛用于射频通信、测试仪器仪表、工业自动化、医疗设备等依赖高速数据转换的场景。例如 ADI 的 AD9250 ADC、Intel 多款 FPGA 均适配该接口,可满足高采样率信号采集与处理需求。
一是减少引脚与电路板空间,相比并行接口大幅降低走线数量和匹配难度;二是降低时序约束复杂度,解决高速场景下并行传输的建立与保持时序难题;三是支持多器件同步,通过子类 1 和 2 的确定性延迟特性,适配多转换器协同工作的复杂系统。

调试与测试要点

可借助示波器观测信号眼图、逻辑分析仪捕捉编码字符,或利用 Xilinx 的 ChipScope、Altera 的 SignalTap 等 FPGA 内置工具,监控 CGS、ILAS 阶段的信号状态,定位同步失败、数据误码等问题。
无官方兼容性测试规范,物理层测试参考 OIF - CEI - 02.0 规范并做调整,如采用 JSPAT 等专属测试图案;协议测试需用户自行梳理规范中的功能点,制定测试序列验证链路参数配置、同步流程等核心功能。
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