1. JESD204B 基本協(xié)議

其實(shí)使用到ADI的東西，基本也就沒有太去關(guān)注協(xié)議這些東西，只是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的有個(gè)了解就行，在實(shí)際調(diào)試的時(shí)候，用的也是Xilinx的評(píng)估版的JESD的IP，基本不需要自己做什么工作就能夠把整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行起來了。

下面這個(gè)圖是AD9680的一個(gè)基本的結(jié)構(gòu)框圖，可以看到這個(gè)ADC的作用就對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行采集量化，在JESD204B鏈路建立之后，按照特定的格式組成數(shù)據(jù)幀，然后將數(shù)據(jù)幀通過JESD的接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到FPGA上。其實(shí)基于JESD 204B的ADC和DAC在使用的時(shí)候，只需要去弄清楚鏈路是如何建立的就基本宣告JESD的驅(qū)動(dòng)成功了。

1.1 JESD204B鏈路參數(shù)

在JESD 204B的鏈路建立的過程中，最重要就是需要去關(guān)注鏈路所需要的參數(shù)，這些參數(shù)是后面對(duì)FPGA當(dāng)中JESD IP的配置和對(duì)AD9680配置十分重要的，JESD IP的手冊(cè)可以參考PG066和PG198這兩個(gè)手冊(cè)。

無論是JESD的發(fā)送還是接收，關(guān)于鏈路建立的關(guān)鍵參數(shù)都是一致的，如下面從AD9680的手冊(cè)當(dāng)中截取出來的一些參數(shù)。

通過這些參數(shù)能夠確定JESD鏈路當(dāng)中所需要使用到的LANE的數(shù)量，JESD該如何來進(jìn)行組幀，組成的數(shù)據(jù)幀當(dāng)中哪些位是數(shù)據(jù)位哪些位是控制位，組成的數(shù)據(jù)幀是對(duì)應(yīng)哪一個(gè)ADC當(dāng)中的哪一個(gè)轉(zhuǎn)換器的。舉個(gè)基于AD9680和FPGA進(jìn)行全帶寬傳輸?shù)暮?jiǎn)單的例子，

L=4，M=2，F(xiàn)=2, N’=16, N=14, CS=2, K=32對(duì)應(yīng)到JESD的鏈路當(dāng)中就是

L=4需要4個(gè)lane來建立JESD 204鏈路，從FPGA角度來看就是需要使用到4個(gè)高速收發(fā)器接口。

M=2產(chǎn)生ADC數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來源有兩個(gè)，如下面的圖中所示

N’=16表示一個(gè)采樣點(diǎn)中包含16bit數(shù)據(jù)，N=14表示ADC的采樣精度為14bit，CS=2表示在傳輸JESD的數(shù)據(jù)的時(shí)候有兩位的控制位，這樣就能夠很好地理解N’,N和CS的關(guān)系了。一般情況下一個(gè)采樣點(diǎn)包含了具體的數(shù)據(jù)和控制位。

F=2表示一個(gè)數(shù)據(jù)幀當(dāng)中有兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，這兩個(gè)字節(jié)剛好能夠表示一個(gè)采樣點(diǎn)。

K=32表示一個(gè)多幀當(dāng)中有32個(gè)數(shù)據(jù)幀，通過前面的F參數(shù)，不難計(jì)算出一個(gè)多幀包含有64個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。

上面只是一個(gè)對(duì)JESD鏈路當(dāng)中參數(shù)的一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，在實(shí)際的使用的時(shí)候，就是多看手冊(cè)，弄清楚每個(gè)參數(shù)在具體的應(yīng)用當(dāng)中的作用就OK了。

下圖是一個(gè)ADC采樣點(diǎn)經(jīng)采樣后從傳輸層經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈路層，最終經(jīng)過物理層進(jìn)行傳輸?shù)倪^程，在這個(gè)過程中，可以看到在具體的數(shù)據(jù)幀黨總，上面介紹的一些關(guān)鍵的參數(shù)的具體的表現(xiàn)形式。

1.2 JESD 204B的分層

就像學(xué)習(xí)以太網(wǎng)的時(shí)候，要先了解一下OSI的涉及參考模型一樣，在JESD當(dāng)中，也有一個(gè)參考的數(shù)據(jù)分層的物理模型，下圖所示的就是一個(gè)簡(jiǎn)單的JESD 204B的分層。主要有三個(gè)層級(jí)，分別是傳輸層，數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。

傳輸層：傳輸層負(fù)責(zé)將庶幾乎打包映射到有字節(jié)組成的JESD204B數(shù)據(jù)幀當(dāng)中。傳輸層的映射關(guān)系是由鏈路層的設(shè)置的參數(shù)來決定的。

數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡讓拥墓δ埽@些功能包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加擾，插入用于多芯片同步，通道對(duì)齊等控制字符，完成8B10B轉(zhuǎn)換，發(fā)送初始通道對(duì)齊序列(ILAS)等。ILAS是一個(gè)比較重要的序列，這個(gè)序列當(dāng)中包含了鏈路的一些信息，在接收方當(dāng)中，可以通過這個(gè)序列來知道當(dāng)前鏈路的一個(gè)配置的狀態(tài)。

物理層：物理層就是負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)膶樱谖疫@里也就是指的FPGA和AD9680之間具體的高速接口了。

1.3 鏈路建立的過程

在我進(jìn)行JESD204B的調(diào)試過程中，我認(rèn)為最重要的一步就是鏈路建立的過程，只要能夠正確地建立起JESD204B鏈路的link，那么后續(xù)的工作就比較簡(jiǎn)單了。因此首先需要弄清楚鏈路建立的一個(gè)過程。

在JESD204B subclass1中鏈路的建立主要包含一下幾個(gè)步驟：

Code Group Synchronization (CGS) and SYNCINB±

Initial Lane Alignment Sequence (ILAS)

User Data and Error Detection

1.3.1 CGS & SYNC

在CSG階段，簡(jiǎn)而言之就是一個(gè)同步的階段，如果對(duì)Xilinx的高速接口有一定的了解的話，就知道高速接口當(dāng)中是如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的恢復(fù)和數(shù)據(jù)的對(duì)齊的，在CSG階段，JESD的發(fā)送器會(huì)不停的發(fā)送/K28.5/字符。在JESD的接收器當(dāng)中，就會(huì)根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)來檢測(cè)是否接收到了/K28.5/字符，如果檢測(cè)到了，就會(huì)使SYNC信號(hào)拉高，從而提示JESD發(fā)送器，當(dāng)前已經(jīng)檢測(cè)到了/K28.5/也即已經(jīng)同步上了。

這里需要提一下SYNC信號(hào)，在前面數(shù)據(jù)鏈路層當(dāng)中，我們可以在數(shù)據(jù)鏈路層當(dāng)中，有兩個(gè)用于控制數(shù)據(jù)鏈路層的信號(hào)，分別是sysref和sync。JESD204B子類1是否同步上，跟這兩個(gè)信號(hào)有著很緊密的關(guān)系。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，ADC 轉(zhuǎn)換器AD9680作為JESD的發(fā)送方，F(xiàn)PGA作為JESD的接收方，兩者一個(gè)共同的參考信號(hào)sysref，鏈路是否建立是根據(jù)LMFC與sysref共同來決定的，作為數(shù)據(jù)的接收方，F(xiàn)PGA若成功檢測(cè)到當(dāng)前已經(jīng)同步上，需要拉高sync，告訴AD9680當(dāng)前FPGA已經(jīng)能夠同步了，數(shù)據(jù)的發(fā)送方才會(huì)進(jìn)行下一步的操作。若sync一直不拉高，那么鏈路的建立將會(huì)一直處于CGS階段，在JESD當(dāng)中也就只能接收到/K28.5/(0xBC).

JESD常用的字符如下：

1.3.2 ILAS 階段

在這個(gè)階段當(dāng)中，JESD的發(fā)送方，會(huì)發(fā)送JESD鏈路的配置信息。ILAS階段一般包含4個(gè)多幀。每個(gè)多幀以/R/字符表示開始，以/A/字符表示多幀結(jié)束。

在第一個(gè)多幀當(dāng)中，填充的主要是0~255的遞增數(shù)。

在第二個(gè)多幀當(dāng)中，以/R/字符表示開始，然后發(fā)送一個(gè)Q字符，用于表示開始發(fā)送鏈路配置數(shù)據(jù)，從第三個(gè)字符開始發(fā)送鏈路配置數(shù)據(jù)，鏈路配置數(shù)據(jù)一共14個(gè)字符，其余地方用遞增數(shù)進(jìn)行填充。

第三個(gè)和第四個(gè)多幀，結(jié)構(gòu)和第一個(gè)多幀一致。

1.3.3 用戶數(shù)據(jù)

在ILAS階段完成之后，就可以進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)傳輸了。這些東西在JESD的IP里面都已經(jīng)集成地很好了，在使用IP地時(shí)候，能夠大大地減輕設(shè)計(jì)的難度。