CXP协议的传输层介绍 8b/10b编码

8b/10b编码与K码

upconnection 和downconnection均使用8b/10b编码，因此我们先简单回顾一下8b/10b吧

8B/10B编码被广泛应用到高速串行总线，如IEEE1394b、SATA、PCI-Express、Infini-band、FiberChannel、XAUI、RapidIO、USB 3.0、JESD204B、CXP等几乎所有高速串行协议。8B/10B编码将待发送的8位数据转换成10位代码组，其目的是保证直流平衡，避免出现长时间的0或者1，避免有效信号被滤除。

8bit原始数据可以分成两部分：低位的5bit EDCBA（设其十进制数值为X）和高位的3bit HGF（设其十进制数值为Y），可以记为D.X.Y或K.X.Y，其中D.X.Y表示有效数据，K.X.Y表示控制字符。

另外，8B/10B编码中还用到12个控制字符，他们可以作为传输中帧起始、帧结束、传输空闲等状态标识，与数据字符的记法类似，控制字符一般记为K.X.Y。8bit数据有256种，加上12种控制字符，总共有268种。10bit数据有1024种，可以从中选择出一部分表示8bit数据，所选的码型中0和1的个数应尽量相等。8B/10B编码中将K28.1、K28.5和K28.7等作为K码的控制字符，称为“comma”。在任意数据组合中，comma只作为控制字符出现，而在数据负荷部分不会出现，因此可以用comma字符指示帧的开始和结束标志，或始终修正和数据流对齐的控制字符。

DC均衡 DC-balanced

DC banlance表示0和1的个数接近，出于2个目的：1、避免长1长0，这样信号从频谱上看是比较干净的，利于信号的传输；2、保证接收端可以通过数据正确恢复时钟(clock recovery)

不一致性 Disparity

使用 “不一致性（Disparity）”来描述编码中"1"的位数和"0"的位数的差值(1个个数减去0的个数)，8b/10b编码仅有"+2"(  "0"比"1"多两个)、"0"（ "0"与"1"个数相等）以及"-2"（"1"比"0"多两个）这三种状况，这是因为编码由3b/4b 与5b/6b编码组成，他们各自的dispararity都只会有1，0，-1的数值，累加之后就只会有+2，0，-2 三种情形。

 

运行不一致性 Running Disparity

上述不一致性的说法针对的是一个静态的单10bit编码，会有+2，0，-2三种情形，为了保证DC均衡，我们要保证长时间的累计编码不一致性要接近于0，为了保证这个特性，每个十进制码会对应RD+和RD- 两组编码，RD-对应+2 or 0，RD+ 对应 -2 or 0，Next RD值依赖于Current RD以及当前6B码或者4B码的Disparity。根据Current RD的值，决定5B/4B和 3B/4B编码映射方式，编码映射表如下图所示：

 

 

8b/10b编码在CXP 传输层的应用举例

CXP的数据传输全部使用8b/10b编码，每4个10bit编码成为1个word，除了低速数据传输中的trigger触发数据包需要占用6个字符。每个word中对应的4个字符分别成为P0/1/2/3，传输时P0先完成传输，接收端需要先接收对齐控制码来找到正确的边界，然后解析数据。

下表是CXP协议中对于控制码的应用规则。

下图是IDLE word对应的传输，IDLE是CXP处于空闲状态时，总线上必须传输的一组字符，对于高速数据传输来说，每隔99个word应当发送一次IDLE，对于低速传输每隔9999个word应当传输一次IDLE。IDLE对应的K码分别为

 

根据之前的编码对应表格，我们来分析一下K28.5对应0011111010(因为初始的RD必须是-1), k28.1对应1100000110(RD应该等于+1，从而保证DC平衡)。

 

 

那么具体如何实施8b/10b 编码呢？

1、参考原始专利自主编写；

2、参考 open cores https://opencores.org/projects/8b10b_encdec；VHDL

3、参考 https://github.com/fransschreuder/8b10b_VHDL；VHDL

4、参考 http://asics.chuckbenz.com/#My_open_source_8b10b_encoderdecoder ; Verilog

 

还有一个问题，具体实施中，如何确定byte的boundry呢？即如何对齐呢？

1、利用K28.5做对齐，在接收端的alignement 对齐逻辑中，反复 滑动bit，直到找到K28.5的10bit pattern;