[發明專利]基于JESD204協議的IP核

有效

• 申請號: 201410236120.1
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104063342B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 張峰;覃超;王戰江;周興建
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十研究所
• 主分類號: G06F13/20
• 分類號: G06F13/20
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心51121
• 代理人: 郭純武

技術領域

本發明涉及一種能夠實現AD采樣數據串行傳輸協議JESD204協議的IP核。

背景技術

AD采樣技術廣泛用于航空、航天及地面通信設備中，在通信終端捕獲到特定頻段(如Ka/Ku頻段，U/V頻段等)信息時，需要對接收數據完成二次下變頻，以恢復出數字基帶數據。第一次下變頻在通信終端信道模塊內實現(通常由GHz變頻MHz)；第二次下變頻，即通過高速AD采樣技術，把MHz級模擬信號轉換為數字信號后，完成解調。采樣數據傳輸時，通常采用并行傳輸，即采樣數據通過多位數據線進行傳輸，如AD9244，為14位采樣精度ADC，它需要14bit(D0-D13)數據線傳輸，還需要相應的時鐘(2bit)、使能(1bit)、控制(2bit)及狀態指示(2bit)配合,即完成一個采樣點數據傳輸，至少需要21bit信號線配合。這樣帶來的問題主要有二個：

1.由于數據為并行傳輸，并行傳輸必然存在碼間的串擾和同步問題，故通常采樣并行傳輸方式的模數轉換器ADC芯片的采樣頻率不會高于100MHz，目前應用成熟的AD9244最高采樣頻率也只有65MHz，不能滿足某些對高精度模數轉換器ADC有需求的應用場合，如SAR雷達及寬帶鏈；

2.數據并行傳輸時需要眾多的信號線配合，故通常并行模數轉換器ADC芯片，是單通道的，若需要實現多通道AD采樣，只能采用多片模數轉換器ADC芯片堆疊的方式，面積及體積大，不適于在空間受限的航空航天機載及星載環境中應用。

基于上述二個致命的缺點，JEDEC國際組織推出的AD/DA采樣數據傳輸標準―JESD204，采用串行傳輸方式，減少了高速數據轉換器(模數轉換器ADC/DAC)與FPGA等處理器之間的數據傳輸接口以解決AD采樣數據并行傳輸時的碼間串擾和同步問題，且符合機載通信終端小型化的設計趨勢。但JESD204協議目前在國內尚未有實現(通過文獻查找方式核實)，只掌握在國外少數幾個公司之中，且以高價、通過網表文件(ngc文件)提供給國內的客戶使用，增加了工程研制成本，不利于技術的升級。

發明內容

本發明的任務是針對現有技術AD采樣數據并行傳輸方式存在的不足，提供一種抗干擾能力強、傳輸速率高、不受碼間串擾和同步影響、符合機載通信終端小型化設計趨勢的AD采樣數據串行傳輸方式，能夠支持目前最高為12.5Gbps接收速度,且可根據器件升級，進一步提升接收速度的JESD204協議的IP核。

本發明的上述目的可以通過以下措施來達到，一種基于JESD204協議的IP核，包括：利用可編程邏輯門陣列FPGA芯片實現JESD204IP的物理層、利用VHDL語言實現JESD204IP核的協議層，協議層基于用戶輸入時鐘User_clk，利用時鐘產生單元clk_gen產生所有其它功能單元所需的輸入時鐘，FPGA內含多個GTX接口，每個GTX接口通過與模數轉換器ADC芯片之間的一對差分信號線，以串行方式接收數據，其特征在于：通過復位功能單元RESET邏輯控制產生復位信號RST，經接收控制狀態機Rec_data_fsm產生控制信號control，以控制接收數據狀態轉換；物理層調用FPGA內高速串行收發器GTX，接收以差分電平形式串行傳輸來的AD采樣數據AD_data_in，將轉換出的并行數據AD_data_in送入數據錯誤檢測功能單元Err_detector進行錯誤檢測，并送入K碼檢測功能單元K_detector檢測K碼，K28.5，把檢測到的K碼送給K碼計數功能單元K_count進行計數；鏈路同步功能單元Sync_fsm根據K碼檢測功能單元的檢測結果判斷高速串行模數轉換AD傳輸鏈路的同步狀態,AD傳輸鏈路同步后以Sync_out信號表示，數據延時功能單元Data_dly則將來自GTX的數據進行延時處理,把延時處理數據提供給K碼代替功能單元K_replace，當K_replace檢測到當前數據中含有特定數據K28.7字符，用前一個數據的低位字節代替特定數據K28.7字符，處理后的數據輸出以data_out表示。

本發明相比于現有技術具有如下有益效果：

本發明FPGA通過與模數轉換器ADC芯片之間的一對差分信號線，以串行方式接收數據，擯棄了傳統的通過多位數據線，并行的傳輸方式，有效地避免了并行傳輸時的串擾問題，降低了數據的誤碼率；該IP核符合JESD204協議，IP核能夠支持的接收速度目前最高為12.5Gbps,且可根據器件升級，進一步提升接收速度。