【摘要】：高速串并轉換接口SerDes(SERializer/DESerializer)是一種是采用時分多路復用(TDM)、點對點的通信技術,它可在發(fā)送端把多路低速并行信號轉換成高速串行信號,經(jīng)過傳輸媒介(光纜或銅線)傳遞,最后在接收端再將高速串行信號重新轉換成低速并行信號。單粒子翻轉效應和單粒子瞬態(tài)效應往往會導致太空中工作的SerDes電路發(fā)出的串行數(shù)據(jù)出現(xiàn)連續(xù)多位數(shù)據(jù)誤碼,大大增加高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的誤碼率,降低數(shù)據(jù)傳輸能力。因此,開展抗輻照SerDes電路設計的研究十分有意義。本文以抗輻照四通道SerDes IP為基礎,對其物理編碼子層設計進行了研究,為其增加了8b/10b編解碼功能、四通道對齊功能和抗輻照編解碼功能,進一步提升了SerDes的功能和抗輻照能力,最終可得到一個抗輻照四通道高速串并接口SerDes。本文依據(jù)8b/10b編解碼的基本原理,設計并實現(xiàn)了可支持最高16位并行數(shù)據(jù)的8b/10b編解碼電路。首先分別設計了編碼電路和解碼電路的電路結構,確定了其工作機制,分析了子模塊之間重要信號的交互,再分別對具體的編解碼子模塊進行電路設計,最終實現(xiàn)了數(shù)據(jù)位寬可支持16位和8位兩種工作模式的8b/10b編解碼電路。本文依據(jù)四通道對齊電路的原理,實現(xiàn)了四通道對齊電路。首先設計了通道對齊電路的電路結構,確定了其不同的工作模式以及工作機制,再對重點模塊FIFO以及狀態(tài)機進行了分析和設計。最終實現(xiàn)了數(shù)據(jù)位寬可支持16位和8位兩種工作模式、對齊通道數(shù)目可支持1X、2X、4X三種工作模式的四通道對齊電路。本文針對高速串行接口在單粒子效應影響下會發(fā)生連續(xù)多位數(shù)據(jù)出錯的問題,提出了一種新型抗輻照編解碼方案。介紹了抗輻照編解碼方案的原理、詳細講述了數(shù)據(jù)收發(fā)流程以及工作流程。在編解碼方案的電路實現(xiàn)中,分別講述了其電路結構設計和工作機制,并對其重點子模塊同步FIFO、異步FIFO以及解碼電路中的邊界對齊模塊進行了詳細介紹。另外,對該方案的優(yōu)缺點也進行了分析和討論。對比了該編解碼方案與三模冗余電路的優(yōu)缺點,同時討論了該編解碼方案對直流均衡的影響。最終實現(xiàn)了一種可消除連續(xù)20位錯的SerDes抗輻照編解碼電路。本文還設計了抗輻照四通道SerDes芯片頂層,將本文設計的三種功能結合已有的SerDes IP構造出完整芯片,并對其整體功能進行了驗證。最終實現(xiàn)了一個具有8b/10b編解碼、四通道對齊、抗輻照編解碼功能的抗輻照SerDes。本論文均采用Verilog HDL語言實現(xiàn)各個模塊的RTL級電路功能設計;利用NC-Verilog工具搭建仿真平臺,完成了對全芯片功能的驗證。
【圖文】：

的數(shù)據(jù)碼 D 碼。data_valid 輸出 1解碼完成后數(shù)據(jù)有效的標識信號，為 H 時表示輸出數(shù)據(jù)有效；為 L 時表示該數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)。data_disp_err 輸出 1解碼時輸入數(shù)據(jù)極性錯誤的標識信號，為 H 時表示輸出數(shù)據(jù)極性錯誤；為 L 時表示極性正確。next_disp_out 輸出 1 本模塊已經(jīng)完成解碼的上一個數(shù)據(jù)的極性信息。now_disp_out 輸出 1 本模塊正在進行解碼的數(shù)據(jù)的極性信息。2.4 仿真驗證按照上文提到的編解碼結構，用 verilog 進行電路設計，完成之后需要編寫測試模塊，對電路進行仿真，驗證電路功能正確，能夠進行正確編解碼。這里我們采用的工具是 NC-verilog，驗證結果完全符合設計需求，以下是主要驗證的幾個功能及仿真結果，其余細節(jié)不再一一闡述。（1）數(shù)據(jù)寬度為 16 位的工作模式下，編碼模塊編碼功能的測試。

西安電子科技大學碩士學位論文值為1表示電路處于正常工作狀態(tài)，TKLSB和TKMSB是輸入數(shù)據(jù)的K碼標識信號，接下來是輸入信號，為了方便觀察，將 16 個 TXD_X 信號拼接為 16 位的數(shù)據(jù)，tx_data是編碼結果，即 20 位輸出數(shù)據(jù)。對比圖中的輸入輸出數(shù)據(jù)，結合查表，可以知道編碼結果正確。另外，由于輸入與輸出存在一個時鐘周期的延時，故對比數(shù)據(jù)時需要格外注意。同時，觀察輸出數(shù)據(jù)的極性，，會發(fā)現(xiàn)完全符合編碼規(guī)則，即編碼結果（包括4bit 結果、6bit 結果以及它們組合的 10bit 結果）為非零極性時，其極性必須依次翻轉。（2） 數(shù)據(jù)寬度為 8 位的工作模式下，編碼模塊編碼功能的測試。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN402;TN919.1

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本文編號：2617006