數(shù)據(jù)經(jīng)過8b/10b編碼后有以下優(yōu)點:
(1)有足夠多的跳變沿,可以從數(shù)據(jù)中進行時鐘恢復。正常傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中可能會有比較長的連續(xù)的0或者連續(xù)的1,而進行完8b/10b編碼后,其編碼規(guī)則保證了編碼后的數(shù)據(jù)流中不會出現(xiàn)超過5個連續(xù)的0或1,信號中會出現(xiàn)足夠多的跳變沿,因此可以采用嵌入式的時鐘方式,即接收端可以從數(shù)據(jù)流中通過PLL電路直接恢復時鐘,不需要專門的時鐘傳輸通道。
(2)直流平衡,可以采用AC耦合方式。經(jīng)過編碼后數(shù)據(jù)中不會出現(xiàn)連續(xù)的0或者1, 但還是有可能在某個時間段內(nèi)0或者1的數(shù)量偏多一些。從上面的編碼表中我們可以看 到,同一個Byte對應有正、負兩組10bit的編碼, 一個編碼中1的數(shù)量多一些,另一個編碼中 0 的數(shù)量多一些。數(shù)據(jù)在對當前的Byte進行8b/10b編碼傳輸時,會根據(jù)前面歷史傳輸?shù)?數(shù)據(jù)中正負bit的數(shù)量來選擇使用哪一組編碼,從而可以保證總線上正負bit的數(shù)量在任何 時刻基本都是平衡的,也就是直流點不會發(fā)生大的變化。直流點平衡以后,在信號傳輸?shù)穆?徑上我們就可以采用AC耦合方式(常用的方法是在發(fā)送端或接收端串接隔直電容),這 樣信號對于收發(fā)端的地電平變化和共模噪聲的抵抗能力進一步增強,可以傳輸更遠的距離。 數(shù)字信號幅度測試的定義;通信數(shù)字信號測試銷售
數(shù)字信號測試串行總線的8b/10b編碼(8b/10bEncoding)
前面我們介紹過,使用串行比并行總線可以節(jié)省更多的布線空間,芯片、電纜等的尺寸可以做得更小,同時傳輸速率更高。但是我們知道,在很多數(shù)字系統(tǒng)如CPU、DSP、FPGA等內(nèi)部,進行數(shù)據(jù)處理的小單位都是Byte,即8bit,把一個或多個Byte的數(shù)據(jù)通過串行總線可靠地傳輸出去是需要對數(shù)據(jù)做些特殊處理的。將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行信號傳輸?shù)暮唵蔚姆椒ㄈ鐖D1.19所示。比如發(fā)送端的數(shù)據(jù)寬度是8bit,時鐘速率是100MHz,我們可以通過Mux(復用器)芯片把8bit的數(shù)據(jù)時分復用到1bit的數(shù)據(jù)線上,相應的數(shù)據(jù)速率提高到800Mbps(在有些LVDS的視頻信號傳輸中比較常用的是把并行的7bit數(shù)據(jù)時分復用到1bit數(shù)據(jù)線上)。信號到達接收端以后,再通過Demux(解復用器)芯片把串行的信號分成8路低速的數(shù)據(jù)。 通信數(shù)字信號測試銷售對于一個數(shù)字信號,要進行可靠的0、1信號傳輸,就必須滿足一定的電平、幅度、時序等標準的要求。
可以插入控制字符。在10bit數(shù)據(jù)可以表示的1024個組合中,除了512個組合用 于對應原始的8bit數(shù)據(jù)以及一些不太好的組合(這樣信號里有太長的 連續(xù)0或者1,而且明顯0、1的數(shù)量不平衡)以外,還有一些很特殊的組合。這些特殊的組 合可以用來在數(shù)據(jù)傳輸過程中作為控制字符插入。這些控制字符不對應特定的 8bit數(shù)據(jù),但是在有些總線應用里可以一些特殊的含義。比如K28.5碼型,其特殊的 碼型組合可以幫助接收端更容易判別接收到的連續(xù)的10bit數(shù)據(jù)流的符號邊界,所以在一 些總線的初始化階段或數(shù)據(jù)包的包頭都會進行發(fā)送。還有一些特殊的符號用于進行鏈路訓 練、標記不同的數(shù)據(jù)包類型、進行收發(fā)端的時鐘速率匹配等。
需要注意的是,采用8b/10b編碼方式也是有缺點的,比較大的缺點就是8bit到10bit的編碼會造成額外的20%的編碼開銷,所以很多10Gbps左右或更高速率的總線不再使用8b/10b編碼方式。比如PCIe1.0和PCIe2.0的總線速率分別為2.5Gbps和5Gbps,都是采用8b/10b編碼,而PCle3.0、PCle4.0、PCle5.0的總線速率分別達到8Gbps、16Gbps和32Gbps,并通過效率更高的128b/130b的編碼結(jié)合擾碼的方法來實現(xiàn)直流平衡和嵌入式時鐘。另一個例子是FibreChannel總線,1xFC、2xFC、4xFC、8xFC的數(shù)據(jù)速率分別為1.0625Gbps、2 . 125Gbps,4 . 25Gbps 、8 . 5Gbps,都是采用8b/10b編碼,而16xFC 、32xFC 的數(shù)據(jù)速率分別 為14.025Gbps和28.05Gbps,采用的是效率更高的64b/66b編碼方式。64b/66b編碼在 10G和100G以太網(wǎng)中也有廣泛應用。數(shù)字信號處理系統(tǒng)架構(gòu)分析;
數(shù)字信號的帶寬(Bandwidth)
在進行數(shù)字信號的分析和測試時,了解我們要分析的數(shù)字信號的帶寬是很重要的一點,它決定了我們進行電路設計時對PCB走線和傳輸介質(zhì)傳輸帶寬的要求,也決定了測試對儀表的要求。
數(shù)字信號的帶寬可以大概理解為數(shù)字信號的能量在頻域的一個分布范圍,由于數(shù)字信號不是正弦波,有很多高次諧波成分,所以其在頻域的能量分布是一個比較復雜的問題。
傳統(tǒng)上做數(shù)字電路設計的工程師習慣根據(jù)信號的5次諧波來估算帶寬,比如如果信號的數(shù)據(jù)速率是100Mbps,其快的0101的跳變波形相當于50MHz的方波時鐘,這個方波時鐘的5次諧波成分是250MHz,因此信號的帶寬大概就在250MHz以內(nèi)。這種方法看起來很合理,因為5次諧波對于重建信號的基本波形形狀是非常重要的,但這種方法對于需要進行精確波形參數(shù)測量的場合來說就不太準確了。比如同樣是50MHz 的信號,如果上升沿很陡接近理想方波,其高次諧波能量就比較大;而如果上升沿很緩接近 正弦波,其高次諧波能量就很小。
數(shù)字設備是由很多電路組成來實現(xiàn)一定的功能,系統(tǒng)中的各個部分通過數(shù)字信號的傳輸來進行信息和數(shù)據(jù)的交互。陜西數(shù)字信號測試銷售廠
數(shù)字信號處理系統(tǒng)經(jīng)歷了單片DSP處理器、多片DSP處理器并行工作的架構(gòu)模式。通信數(shù)字信號測試銷售
數(shù)字信號基礎單端信號與差分信號(Single-end and Differential Signals)
數(shù)字總線大部分使用單端信號做信號傳輸,如TTL/CMOS信號都是單端信號。所謂單端信號,是指用一根信號線的高低電平的變化來進行0、1信息的傳輸,這個電平的高低變化是相對于其公共的參考地平面的。單端信號由于結(jié)構(gòu)簡單,可以用簡單的晶體管電路實現(xiàn),而且集成度高、功耗低,因此在數(shù)字電路中得到的應用。是一個單端信號的傳輸模型。
當信號傳輸速率更高時,為了減小信號的跳變時間和功耗,信號的幅度一般都會相應減小。比如以前大量使用的5V的TTL信號現(xiàn)在使用越來越少,更多使用的是3.3V/2.5V/1.8V/1.5V/1.2V的LVTTL電平,但是信號幅度減小帶來的問題是對噪聲的容忍能力會變差一些。進一步,很多數(shù)字總線現(xiàn)在需要傳輸更長的距離,從原來芯片間的互連變成板卡間的互連甚至設備間的互連,信號穿過不同的設備時會受到更多噪聲的干擾。更極端的情況是收發(fā)端的參考地平面可能也不是等電位的。因此,當信號速率變高、傳輸距離變長后仍然使用單端的方式進行信號傳輸會帶來很大的問題。圖1.12是一個受到嚴重共模噪聲干擾的單端信號,對于這種信號,無論接收端的電平判決閾值設置在哪里都可能造成信號的誤判。
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