21编解码基础

1、2.1编解码基础8b/10b,也叫做8字节/10字节或8b10b« 8b/10b方式最初由ibm公司于 1983年发明并应用于escon（200m互连系统），由al widmer和peter franaszek 在ibm的刊物“研究与开发”上描述。把8位并行数据转换成吊行传输使用的10 位数据。8b /10b编码保证了 1和0的相对平衡组合，避免了直流漂移，而且与数 据值无关,降低了接收机成木。编码提供的其他位还促进了误码检测。8b/10b编 码提供了构建串行通信使用的一套基础数据和控制字符。8b/10b编解码后的数 据具有良好的串行传输性能，更有利于时钟数据恢复,因而在高速的串行数

2、据传输 中被广泛地应用。8b10b编码器根据一定的编码规则将一个字节为8比特的数据编码为10比特， 增加了 2比特的传输，提供了一定的传输冗余度。8b1ob编码器具有如下优点: 1 转换密度：保证了数据流中有足够的信号转换，毎10比特码字中有3至8次 的0、1转换。为接收端的时钟恢复捉供了足够的转换密度，传输时可以将时钟 数据信号合并只传输数据信号即可。2.直流平衡：编码后的数据屮0、1的数量基木一致，连续的0、1不会超过5位， 从而保证信号的直流平衡。在高速信号传输中，一般都是采用差分信号传输，需 要直流分量尽可能小，而8b10b编码的直流平衡功能很好的满足了高速信号传输的需求。3提供一定的

3、检错能力，8810b编码后的10比特数据冇1024种可能的码型，其 屮只有536种有效码字，接收端可以通过判断接收的码字是否为有效码字来检测 传输是否出错。4 数据和控制信令是用不同的码字表示的，其屮控制字符可用作帧同步字符或其 他的分隔符等。8b1ob编码包含256个数据字符编码和12个控制字符编码。通常将8比特原始 数据分成两部分，其屮低5位进行5b/6b编码，高3位进行3b/4b编码。假 设用dx. y或kx. y表示原始的8比特数据或控制信息，从高到低命名为 hgfedcba,则x表示输入原始数据的低5位edcba, y表示输入数据的高3 位hgf。若经过5b/6b编码后的数据由高到低

4、记为iedcba,经过3b / 4b编码 后的数据记为jhgf,则1o比特编码结果为jhgfiedcbao为了保证编码的直流平衡，在8b10b编码中设计了不平衡度rd(run disparity), 将10位的编码输出分为正不平衡度rd+和负不平衡度rd两种。正不平衡度 rd+表示编码输出中1的个数大于等于0的个数，负不平衡度rd表示编码输出 屮1的个数小于等于0的个数。o、1个数相等的编码输出称为完美平衡码。编 码器通过不平衡度控制位选择当而的编码输出。不平衡度控制位受丽一周期的输 出码型及前一周期的不平衡度控制位的影响。通常，编码器复位后不平衡度控制 位初始化为负极性不平衡度rd。若当前不

5、平衡度控制位为负，则编码器编码吋 会选择不平衡度为负的编码输出结果，同时判断输出是否为完美平衡码，若是， 则不平衡度控制位保持不变；否则，不平衡度控制位取反。同样，当前不平衡度 控制位为正时选择不平衡度为正的编码输出，再根据输出是否为完美平衡码來决定 是否不平衡度控制位取反。这样通过交替使用rd+和rd的编码输出来保证输 出的直流平衡。8b/10b编码的特性之一是保证dc平衡，采用8b/10b编码方式,可使得发送的“(f、 “1”数量保持基木一致，连续的“v或“(t不超过5位，即每5个连续的“v或“(t 后必须插入一位“(t或“1=从而保证信号dc平衡，它就是说，在链路超吋吋不 致发生dc失调

6、。通过8b/10b编码，可以保证传输的数据串在接收端能够被正 确复原，除此之外，利用一些特殊的代码(在pci-express总线中为k码)，可 以帮助接收端进行还原的工作，并冃可以在早期发现数据位的传输错误，抑制错 谋继续发生。8b/10b编码是将一组连续的8位数据分解成两组数据，一-组3位，一组5位，经 过编码后分别成为一组4位的代码和一组6位的代码，从而组成一组10位的数 据发送出去。相反，解码是将1组10位的输入数据经过变换得到8位数据位。 数据值可以统一的表示为dx.y或kx.y,其中d表示为数据代码，k表示为特 殊的命令代码，x表示输入的原始数据的低5位edcba, y表示输入的原始

7、数 据的高3位hgf。8b/10b编码是口前许多高速串行总线采用的编码机制，如usb3.0、1394b> serial ata、pci expressx infini-band> fiber channel、rapidl0 等总线或网络等。8b/10b编码是目前高速串行通信屮经常用到的一种编码方式。直观的理解就是 把8bit数据编码成l()bit來传输，为什么要引入这种机制呢？其根木目的是“直流 平衡(dc balance) 当高速串行流的逻辑1或逻辑0有多个位没有产生变化 时，信号的转换就会因为电压位阶的关系而造成信号错误，直流平衡的最大好处 便是可以克服以上问题。将8bit编码

8、成lobit后，10b中0和1的位数只可能出现3种情况:冇5个0和5个1有6个0和4个1 有4个0和6个1这样引出了一个新术语“不平衡度(disparity) ”，就是1的位数和0的位数 的差值，根据上血3种情况就有对应的3个disparity。、2、+2。8b /10b解码电路的基本原理是将10位数据分为4位和6位两个部分，分别解码 而将其变成3位和5位组成新的传输数据用于高速串行传输。设计的接收电路需 完成基本的解码功能之外，还需要考虑到根据8b /10b编码规则对接收的数据进 行校验和满足系统的要求。首先在电路屮考虑到解码电路在某些系统屮会被旁路 而设计了解码电路旁路控制电路;再根据8b /10b编码规则对收到的数据查错，并 输出接收到的数据的错误类型;最后对正确串行数据作特殊字符和正常数据的判 定，而输岀收到的串行数据包含的正确数据信息