CN114024609A - 一种基于serdes的数据复合时序传输方法 - Google Patents

一种基于serdes的数据复合时序传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于SERDES的数据复合时序传输方法，包括：发送端和接收端传送相位关系固定的低速时钟，两边该低速时钟相参且有稳定的相位关系；发射端利用低速时钟产生时序；在时序信息的变化沿，在发射的数据流中添加特殊数据段；经过SERDES并串转换、编码、电光转换、光纤传输、光电转换、SERDES串并转换、解码；接收端利用SERDES恢复的高速用户时钟搜索发射数据流中添加的特殊数据段，并送出标记信息；接收端利用低速时钟同步上述标记信息，即获得时序信息。本发明利用收发通道与信号处理之间基于SERDES的点对点的光通信资源，将需要通信的协议信息与需要传输的时序信息进行打包同步传输，从而为系统节省了专用时序传输网络。

Description

一种基于SERDES的数据复合时序传输方法
技术领域
本发明属于电子信息技术领域，特别是一种基于SERDES的数据复合时序传输方法。
背景技术
RF收发通道作为有源相控阵装备基本单元，其发射和接收时必须在确定的统一时序驱动下进行工作。传统工程实现时，类似电源、时钟布局一样，需要将时序作为单独一维的资源，单独布置专用的时序传输网络，一般为距离较长的电缆、对系统的重量、体积都有一定的贡献，不利于系统的减重、减体积。另一方面，出于时序稳定性考虑，对于有较大规模收发通道的有源阵面而言，一般都将时序传输网络尽量做到等长，进一步导致系统臃肿。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何在数据和时序复合传输过程中节省专用时序传输线路。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种基于SERDES的数据复合时序传输方法，包括如下步骤：
第一步，发送端和接收端传送相位关系固定的低速时钟，两边该低速时钟相参且有稳定的相位关系；
第二步，发射端利用低速时钟产生时序；
第三步，在时序信息的变化沿，在发射的数据流中添加特殊数据段；
第四步，经过SERDES并串转换、编码、电光转换、光纤传输、光电转换、SERDES串并转换、解码；
第五步，接收端利用SERDES恢复的高速用户时钟搜索发射数据流中添加的特殊数据段，并送出标记信息；
第六步，接收端利用低速时钟同步上述标记信息，即获得时序信息。
作为进一步优化的技术方案，所述第一步中，所述低速时钟频率源放大功分后分别送给发射端和接收端作为相位关系固定的低速时钟。
作为进一步优化的技术方案，所述第三步中，时序信息的变化沿包括上升沿和下降沿。
作为进一步优化的技术方案，所述第三步中，特殊数据段由用户定义，是K字符或者自定义用户数据，或者二者结合数据段，要求该数据段不会在其他地方出现，只在时序变化沿的时候被添加。
作为进一步优化的技术方案，所述第四步具体包括如下步骤：
步骤41、在TX_LOCAL本地时钟驱动下，送DRAM后，经发射端SERDES用户时钟TX_SERDES读出，送SERDES进行并行转串行；
步骤42、进行编码；
步骤43、该串行数据经过发射光模块，进行电光转换；
步骤44、电光转换后的光信号，经过一定长度的光纤后，到达接收端的接收光模块；
步骤45、接收光模块将光信号转换为电信号；
步骤46、该电信号为高速串行信号，送接收端SERDES模块，进行串行数据字节边界检查，并送出字符串信息和接收端恢复时钟RX_SERDES；
步骤46、进行解码。
作为进一步优化的技术方案，以一路发射/接收链路为例，例子中按照32bit传输，串行数据率为9.6Gbps，上述步骤具体如下：
第一步，设基于SERDES的光传输的速率为A，发射端和接收端传输位宽为B，链路采用8B/10B编码方式，则发射端和接收端SERDES的用户时钟为TX_CLK＝A*8/10/32＝240MHz；
第二步，同时设发射端时序由10MHz低速时钟产生，且该10MHz低速时钟为低速时钟频率源放大功分后分别送给发射端和接收端，两边该10MHz相参且有稳定的相位关系；
第三步，发射端需要发射的数据重新组合，在本地时序的变化沿加入特殊字段TRIG_HEAD；
第四步，经过SERDES并串转换、编码、电光转换、光纤传输、光电转换、SERDES串并转换、解码；
第五步，当传输链路建立起来后，接收端通过在接收端恢复时钟RX_SERDES驱动下在字符数据流中搜索TRIG_HEAD，一旦搜索到该数据段即送出标记信息；
第六步，接收端的10MHz去同步上述标记信息，即获取时序信息。
作为进一步优化的技术方案，所述第六步中，第一次同步标记信息时，需要发射端和接收端对齐一次，让接收端取到标记信息的最佳位置。
作为进一步优化的技术方案，所述第六步中还包括，同时根据协议约定，去解析约定的数据信息，与时序信息的获取同步进行。
本发明的优点在于：本发明利用RF收发通道与信号处理之间基于SERDES的点对点的光通信资源，将需要通信的协议信息与需要传输的时序信息进行打包同步传输，接收端在解析协议包的时候，也能同步解析到精确的时序信息，从而为系统节省了专用时序传输网络。该方法经过了试验和工程应用实际验证。
附图说明
图1是本发明实施例的时钟拓扑框图；
图2是本发明实施例的发射端的原理示意图；
图3是本发明实施例的接收端的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出一种基于SERDES的数据复合时序传输方法，用于发射端和接收端之间的数据和时序的传输，本发明通过定制协议的特殊性，数据和时序同时通过高速串行接口传输，高速串行接口既可以是电接口，也可以是光接口，发射端和接收端均采用FPGA，以下传输中使用的SERDES、DRAM、编解码模块、发射和接收模块都是FPGA内部的集成的资源，光模块是与FPGA连接的器件，只是起到电-光-电的转换作用，所有模块都是在PCB上集成。
参阅图1和图2，具体实施过程如下所述：
第一步，发送端和接收端传送相位关系固定的低速时钟(比如10MHz)，所述低速时钟频率源放大功分后分别送给发射端和接收端作为相位关系固定的低速时钟，两边该低速时钟相参且有稳定的相位关系；
第二步，发射端利用低速时钟产生时序；
第三步，在时序信息的变化沿(比如下降沿)，在发射的数据流中添加特殊数据段；
第四步，经过SERDES并串转换、编码、电光转换、光纤传输、光电转换、SERDES串并转换、解码；
第五步，接收端利用SERDES恢复的高速用户时钟搜索发射数据流中添加的特殊数据段，并送出标记信息；
第六步，接收端利用低速时钟(10MHz)同步上述标记信息，即可获得时序信息，同时可以根据协议约定，搜索并解析数据信息，与时序信息的获取同步进行，没有冲突。
以一路发射/接收链路为例，上述步骤具体如下：
第一步，设基于SERDES的光传输的速率为A(比如9.6Gbps)，发射端和接收端传输位宽为B(比如32bit)，链路采用8B/10B编码方式，则发射端和接收端SERDES的用户时钟为TX_CLK＝A*8/10/32＝240MHz；
第二步，同时设发射端时序由10MHz低速时钟产生，且该10MHz低速时钟为低速时钟频率源放大功分后分别送给发射端和接收端，两边该10MHz相参且有稳定的相位关系。
第三步，发射端需要发射的数据重新组合，在本地时序的变化沿(上升沿或者下降沿)加入特殊字段TRIG_HEAD(用户定义，可以是K字符或者自定义用户数据，或者二者结合数据段，要求该数据段不会在其他地方出现，只在时序变化沿的时候被添加)；
第四步，经过SERDES并串转换、编码、电光转换、光纤传输、光电转换、SERDES串并转换、解码具体包括如下步骤：
步骤41、在TX_LOCAL(240MHz)本地时钟驱动下，送DRAM后，经发射端SERDES用户时钟TX_SERDES读出，送SERDES进行并行转串行，数据率为TX_CLK*32＝7.68Gbps；
步骤42、进行8B/10B编码，数据率为TX_CLK*32*10/8＝9.6Gbps；
步骤43、该串行数据经过发射光模块，进行电光转换；
步骤44、电光转换后的光信号，经过一定长度的光纤后，到达接收端的接收光模块；
步骤45、接收光模块将光信号转换为电信号；
步骤46、该电信号为高速串行信号，送接收端SERDES模块，进行串行数据字节边界检查，并送出字符串信息和接收端恢复时钟RX_SERDES(240MHz)；
步骤46、进行8B/10B解码；
第五步，当传输链路建立起来后，接收端通过在接收端恢复时钟RX_SERDES(240MHz)驱动下在字符数据流中搜索TRIG_HEAD，一旦搜索到该数据段即送出标记信息(比如拉高N个10MHz周期的宽度)。
第六步，接收端的10MHz去同步上述标记信息，即可获取时序信息。
需要说明的是，第一次10MHz同步标记信息时，需要发射端和接收端对齐一次，让接收端10MHz可以取到标记信息的最佳位置，防止取到标记信息的变化沿而导致额外的时序抖动。另外，同时可以根据协议约定，去解析约定的数据信息，与时序信息的获取同步进行，没有冲突。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于SERDES的数据复合时序传输方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，发送端和接收端传送相位关系固定的低速时钟，两边该低速时钟相参且有稳定的相位关系；
第二步，发射端利用低速时钟产生时序；
第三步，在时序信息的变化沿，在发射的数据流中添加特殊数据段；
第四步，经过SERDES并串转换、编码、电光转换、光纤传输、光电转换、SERDES串并转换、解码；
第五步，接收端利用SERDES恢复的高速用户时钟搜索发射数据流中添加的特殊数据段，并送出标记信息；
第六步，接收端利用低速时钟同步上述标记信息，即获得时序信息。
2.如权利要求1所述的基于SERDES的数据复合时序传输方法，其特征在于：所述第一步中，所述低速时钟频率源放大功分后分别送给发射端和接收端作为相位关系固定的低速时钟。
3.如权利要求1所述的基于SERDES的数据复合时序传输方法，其特征在于：所述第三步中，时序信息的变化沿包括上升沿和下降沿。
4.如权利要求1所述的基于SERDES的数据复合时序传输方法，其特征在于：所述第三步中，特殊数据段由用户定义，是K字符或者自定义用户数据，或者二者结合数据段，要求该数据段不会在其他地方出现，只在时序变化沿的时候被添加。
5.如权利要求1所述的基于SERDES的数据复合时序传输方法，其特征在于：所述第四步具体包括如下步骤：
步骤41、在TX_LOCAL本地时钟驱动下，送DRAM后，经发射端SERDES用户时钟TX_SERDES读出，送SERDES进行并行转串行；
步骤42、进行编码；
步骤43、该串行数据经过发射光模块，进行电光转换；
步骤44、电光转换后的光信号，经过一定长度的光纤后，到达接收端的接收光模块；
步骤45、接收光模块将光信号转换为电信号；
步骤46、该电信号为高速串行信号，送接收端SERDES模块，进行串行数据字节边界检查，并送出字符串信息和接收端恢复时钟RX_SERDES；
步骤46、进行解码。
6.如权利要求1所述的基于SERDES的数据复合时序传输方法，其特征在于：以一路发射/接收链路为例，按照32bit传输，串行数据率为9.6Gbps，上述步骤具体如下：
第一步，设基于SERDES的光传输的速率为A，发射端和接收端传输位宽为B，链路采用8B/10B编码方式，则发射端和接收端SERDES的用户时钟为TX_CLK＝A*8/10/32＝240MHz；
第二步，同时设发射端时序由10MHz低速时钟产生，且该10MHz低速时钟为低速时钟频率源放大功分后分别送给发射端和接收端，两边该10MHz相参且有稳定的相位关系；
第三步，发射端需要发射的数据重新组合，在本地时序的变化沿加入特殊字段TRIG_HEAD；
第四步，经过SERDES并串转换、编码、电光转换、光纤传输、光电转换、SERDES串并转换、解码；
第五步，当传输链路建立起来后，接收端通过在接收端恢复时钟RX_SERDES驱动下在字符数据流中搜索TRIG_HEAD，一旦搜索到该数据段即送出标记信息；
第六步，接收端的10MHz去同步上述标记信息，即获取时序信息。
7.如权利要求1或6所述的基于SERDES的数据复合时序传输方法，其特征在于：所述第六步中，第一次同步标记信息时，需要发射端和接收端对齐一次，让接收端取到标记信息的最佳位置。
8.如权利要求1或6所述的基于SERDES的数据复合时序传输方法，其特征在于：所述第六步中还包括，同时根据协议约定，去解析约定的数据信息，与时序信息的获取同步进行。
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