一文详解JESD204B协议

一文详解JESD204B协议

JESD204B协议是高速数据传输领域的重要标准，广泛应用于ADC和DAC等高速数据转换器与FPGA之间的数据传输。本文将详细介绍JESD204B协议的基本概念、链路参数配置、分层结构以及链路建立过程，通过AD9680的实例帮助读者深入理解这一协议的核心内容。

JESD204B基本协议

使用ADI的产品时，通常不需要深入了解协议细节，但在实际调试中，了解JESD204B的基本工作原理仍然很有必要。下面以AD9680为例，展示其基本结构框图：

AD9680的主要作用是对输入信号进行采集和量化，在JESD204B链路建立后，按照特定格式将数据帧通过接口发送到FPGA。掌握链路建立过程是使用基于JESD 204B的ADC和DAC的关键。

JESD204B链路参数

在链路建立过程中，关键参数的配置至关重要。这些参数对于FPGA中JESD IP的配置和AD9680的配置都非常重要。以下是一些关键参数及其含义：

• L（Lane）：表示使用的物理通道数量。
• M（Converter）：表示产生ADC数据的数据源数量。
• F（Frames per Multiframe）：表示每个多帧包含的数据帧数量。
• N’（Bits per Sample）：表示每个采样点包含的位数。
• N（ADC Resolution）：表示ADC的采样精度。
• CS（Control Bits）：表示控制位的数量。
• K（Multiframe Size）：表示多帧中包含的数据帧数量。

以AD9680和FPGA进行全带宽传输为例：

• L=4：需要4个lane来建立JESD 204链路，从FPGA角度来看就是需要使用到4个高速收发器接口。
• M=2：产生ADC数据的数据来源有两个。
• N’=16：表示一个采样点中包含16bit数据。
• N=14：表示ADC的采样精度为14bit。
• CS=2：表示在传输JESD的数据的时候有两位的控制位。
• F=2：表示一个数据帧当中有两个字节的数据，这两个字节刚好能够表示一个采样点。
• K=32：表示一个多帧当中有32个数据帧，通过前面的F参数，不难计算出一个多帧包含有64个字节的数据。

JESD 204B的分层

JESD 204B协议采用分层结构，类似于OSI模型，主要分为三个层级：

• 传输层：负责将数据打包映射到有字节组成的JESD204B数据帧当中。传输层的映射关系是由链路层的设置的参数来决定的。
• 数据链路层：负责数据传输的底层功能，包括数据加扰、插入控制字符、完成8B10B转换、发送初始通道对齐序列(ILAS)等。
• 物理层：负责数据的实际传输，例如FPGA和AD9680之间的高速接口。

链路建立过程

链路建立是JESD204B调试中最关键的一步。在Subclass1中，链路建立主要包括以下步骤：

1. Code Group Synchronization (CGS) and SYNCINB±

在CGS阶段，JESD发送器会不停地发送/K28.5/字符。接收器检测到/K28.5/字符后，会拉高SYNC信号，提示发送器已经同步。

2. Initial Lane Alignment Sequence (ILAS)

ILAS阶段包含4个多帧，每个以/R/字符开始，以/A/字符结束。第一个多帧填充0~255的递增数；第二个多帧发送链路配置数据；第三、四个多帧结构与第一个相同。

3. 用户数据传输

完成ILAS阶段后，即可进行用户数据传输。在实际应用中，这些过程通常由JESD IP自动处理，大大简化了设计难度。

JESD常用的字符如下：