簡介

隨著高速ADC跨入GSPS范圍，與FPGA(定制ASIC)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x接口協(xié)議是JESD204B。為了捕捉頻率范圍更高的RF頻譜，需要寬帶RF ADC。在其推動下，對于能夠捕捉更寬帶寬并支持配置更靈活的SDR(軟件定義無線電)平臺的GSPS ADC，高速串行接口(在此情況下既JESD204B)是必不可少的。JESD204B標準是一種分層規(guī)范，了解這一點很重要。規(guī)范中的各層都有自己的功能要完成。應(yīng)用層支持JESD204B鏈路的配置和數(shù)據(jù)映射。傳輸層實現(xiàn)轉(zhuǎn)換樣本與成幀未加擾八位字之間的映射。加擾層可以選擇性地獲取八位字并進行加擾或解擾，以便通過延展頻譜尖峰來降低EMI效應(yīng)。加擾在發(fā)送器中完成，解擾在接收器中完成。在數(shù)據(jù)鏈路層中，可選加擾的八位字編碼成10位字符。該層也是產(chǎn)生或檢測控制字符的地方，目的是監(jiān)視和維護通道對齊。物理層即串行器/解串器(SERDES)層，負責(zé)以線路速率發(fā)送或接收字符。該層包括串行器、驅(qū)動器、接收器、時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。圖1顯示了這些層在JESD204B中的安排。為了更好地理解該規(guī)范，詳細闡釋各層對了解ADC樣本如何映射到8B/10B串行字是有好處的。

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圖1. 通過JESD204B各層的簡化數(shù)據(jù)流

應(yīng)用層

通過應(yīng)用層可以實現(xiàn)特殊用戶配置，以及將采樣數(shù)據(jù)映射到典型JESD204B規(guī)范之外。這樣便能更有效地使用該接口來降低功耗并獲得其它好處。必須注意：發(fā)送器(ADC)和接收器(FPGA)均須采用此類特殊配置。接收器和發(fā)送器必須以相同方式進行配置，以便正確傳輸和解讀數(shù)據(jù)。對于需要以不同于N'(每個樣本傳輸?shù)奈粩?shù))的樣本大小傳輸數(shù)據(jù)的ADC，以獨特方式配置應(yīng)用層可能有利?？梢詫⒍鄠€樣本重新包裝，從而降低通道速率，提高鏈路整體效率。

傳輸層

讓我們仔細看看JESD204B規(guī)范的傳輸層。傳輸層接受ADC樣本并添加信息(填充)以產(chǎn)生半字節(jié)組(通常在4位邊界上)。此信息以結(jié)束位或控制位的形式提供，是有關(guān)所傳輸數(shù)據(jù)的附加信息。傳輸層將這些半字節(jié)組安排為幀。必須注意：傳輸層以并行數(shù)據(jù)將這些樣本提供給數(shù)據(jù)鏈路。并行數(shù)據(jù)總線的寬度由成幀器結(jié)構(gòu)決定，單字節(jié)為8位，雙字節(jié)為16位，以此類推。此時的數(shù)據(jù)流尚未達到串行器。

一個ADC可以映射到一個單通道鏈路，或者映射到一個多通道鏈路。這種配置能力對于寬帶RF應(yīng)用中使用的GSPSADC特別方便，在此類應(yīng)用中，采樣速率決定是否使用多個通道，以便符合對通道速率的限制。若同一器件中有M個ADC，也可以將多個轉(zhuǎn)換器映射到多個通道。這些ADC可以映射到一個單通道鏈路，或者映射到一個包括L個通道的多通道鏈路。某些情況下，一個ADC可能需要多個通道。這要由給定ADC的最大通道速率來決定。例如，12位、2.5 GSPS AD9625的最大通道速率為6.5 Gbps。這意味著當N'等于16時，總共需要8個通道。有時候，通道速率可能受到系統(tǒng)中的FPGA限制。對于在RF應(yīng)用中使用GSPSADC的客戶，成本可能是設(shè)計考慮之一。為了降低成本，可以使用通道速率較低的FPGA。例如，14位、1.0 GSPS雙通道AD9680的最大通道速率為12.5 Gbps。AD9680有4個輸出通道，可配置抽取來降低采樣速率，從而降低通道速率。這對于特定RF應(yīng)用有兩個作用：一是降低通道速率，二是帶寬選擇。

現(xiàn)在回到JESD204B參數(shù)，N'參數(shù)指定JESD204B字大小。轉(zhuǎn)換器采樣分辨率被分解成4位半字節(jié)。14位轉(zhuǎn)換器和16位轉(zhuǎn)換器分別有4個半字節(jié)，而12位轉(zhuǎn)換器有3個半字節(jié)。如果AD9625的N'設(shè)置為12，則所需通道數(shù)可以減少2個，有6個通道便可使通道速率小于6.5 Gbps。建議將轉(zhuǎn)換樣本數(shù)(S)映射到4位半字節(jié)邊界上的JESD204B字中。圖2顯示了ADC樣本數(shù)到串行通道的映射。它已經(jīng)參數(shù)化，支持許多可以利用JESD204B實現(xiàn)的潛在情況。

N'參數(shù)等于半字節(jié)數(shù)量乘以4。將轉(zhuǎn)換器的N'設(shè)為16，分辨率范圍設(shè)為8位至16位，對于發(fā)射器和接收器都是有益的。這允許將相同的發(fā)射器和接收器用于多個轉(zhuǎn)換器，從而簡化了整體系統(tǒng)設(shè)計。不完整的半字節(jié)有空間可用于JESD204B標準定義的控制位(CS)或結(jié)束位(下面的圖2中顯示為TT)中。必須滿足公式N' = N + CS + T。如有控制位，其附于每個轉(zhuǎn)換器樣本的LSB之后。在使用轉(zhuǎn)換器數(shù)量、每幀采樣數(shù)量、JESD204B字大小和最大通道速率來計算通道數(shù)量后，我們就可以確定每幀所發(fā)送的八位字數(shù)量F。可采用下面的公式來確定該參數(shù)：F = (M × S × N')/(8 × L)。有關(guān)JESD204鏈路參數(shù)的更多信息，請參閱參考文獻1，其中對鏈路參數(shù)做了更詳細的說明。另有一個分為四部分的在線研討會，它從傳輸層開始，提供了有關(guān)JESD204標準的進一步信息。

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圖2. 傳輸層ADC樣本映射