1 數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層包括發(fā)送和接收兩個部分，本章主要介紹數(shù)據(jù)流從進入到發(fā)射器的數(shù)據(jù)鏈路層到從接收器的數(shù)據(jù)鏈路層出來的所經(jīng)過的具體處理過程以及涉及到的模塊。

下面的圖21和圖22分別是發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層和接收數(shù)據(jù)鏈路層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，本章節(jié)將從發(fā)送鏈路層開始介紹每一個具體模塊的功能，同時由于接收鏈路層中包含的模塊總是發(fā)送的模塊的功能是相對的，所以在介紹發(fā)送鏈路層中的模塊時，將同時介紹接收部分模塊的功能。

進入鏈路層的數(shù)據(jù)是在傳輸層映射為數(shù)據(jù)幀的，進入數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)以幀為最小單元，而數(shù)據(jù)鏈路層工作在charcter clock時鐘域，所以在進入數(shù)據(jù)鏈路層后，farme data 將先經(jīng)過Frame_to_octet模塊，F(xiàn)rame_to_octet模塊將輸入的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換成octet的數(shù)據(jù)流。

數(shù)據(jù)流在Scrambler模塊將進行加擾處，加擾的功能是可選擇的。

經(jīng)過加擾處理的數(shù)據(jù)流經(jīng)過alignment_character_generator模塊將進行字節(jié)替換，字節(jié)替換的目的是為了檢測數(shù)據(jù)通道數(shù)據(jù)流是否工作正常。

Mux模塊通過TX_controller模塊選擇需要數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流

數(shù)據(jù)流在8b/10bcoder模塊中將進行編碼操作，并最終輸出到serdes_tx模塊。

TX_contrller 為數(shù)據(jù)鏈路層的控制模塊，該模塊通過control interface與上層接口交互控制信息，并對控制信息進行解析，進而控制數(shù)據(jù)鏈路層的工作流程。

Initial_lane_alignment_sequcence_generator是不同數(shù)據(jù)通道間的同步序列的生成模塊，該模塊將在系統(tǒng)啟動同步后，產(chǎn)生所需要的同步序列。

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圖21：數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

在接收器部分，數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)流的具體操作如下：

物理層的serdes模塊將輸入的1bit的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為10bit并行數(shù)據(jù)流，并通過特殊的對齊字節(jié)完成數(shù)據(jù)流的對齊，并將對齊完后的數(shù)據(jù)通過8b/10b進行解碼，并出輸出8bit位寬的octet數(shù)據(jù)流。

解碼輸出的數(shù)據(jù)流將通過lane_alignment_buffering_detection_monitoring模塊，該模塊將通過對校準字符在數(shù)據(jù)幀中的位置，來判斷現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)傳輸不同通道間是否同步。

接下來數(shù)據(jù)流經(jīng)過Frame_alignment_detection_monitoring模塊，該模塊也是通過對校準字符在數(shù)據(jù)幀中的檢測來數(shù)據(jù)幀是否發(fā)生對齊的錯誤。

在經(jīng)過兩級的對齊檢測后，數(shù)據(jù)將進入descrambler模塊進行數(shù)據(jù)的解擾。

解擾后的數(shù)據(jù)流將通過octet_to_frame模塊從新組合成數(shù)據(jù)幀，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)傳輸層。

圖22：數(shù)據(jù)鏈路層接收射器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

以上便是系統(tǒng)中數(shù)據(jù)鏈路層對數(shù)據(jù)流的控制和處理流程，SystemC的模型中，上述的每一個模塊將有相對應的模型，并且SystemC中模塊的名字將與上述圖中的模塊名稱保持一致。

1.1 RX Controller

Rxcontroller作為數(shù)據(jù)鏈路成的控制核心，其內(nèi)部需要完成的工作主要為兩個方面，一方面通過數(shù)據(jù)接口與上層進行控制數(shù)據(jù)交換，一方面完成數(shù)據(jù)鏈路層的工作狀態(tài)控制，本章將系統(tǒng)的介紹數(shù)據(jù)鏈路層的工作狀態(tài)控制。

在Rx controller內(nèi)需要完成的工作包括：code group synchronization、initial frame synchronization，這兩部分表現(xiàn)為兩個狀態(tài)機的控制，完成數(shù)據(jù)流的同步和數(shù)據(jù)幀的同步。

1.1.1 code group synchronization

code group synchronization的功能在系統(tǒng)上電或者要求系統(tǒng)從新同步時完成數(shù)據(jù)流的同步，該同步的具體的過程是在serdes的CDR模塊中實現(xiàn)的，完成1bit數(shù)據(jù)流到10bit的串行轉(zhuǎn)換。具體的同步細節(jié)如下：

在同步要求開始后，接收控制器發(fā)送同步請求，此時SYNC信號將保持低電平，發(fā)射器在接收到同步請求后，將會發(fā)送comma碼：/K/=/K28.5/

接收控制器在接收以下的情況下降釋放同步請求：

Subclass 0 devcies：在接收到4個有效的K碼后，在任何數(shù)據(jù)幀的邊界釋放同步請求。

Subclass 1和Subclass 2：在接收到4個有效的k碼后，在數(shù)據(jù)的復幀(mutliframe)的邊界釋放同步請求，也就是將SYNC信號拉高。

在接收到另外4個有效的comma碼后，系統(tǒng)將認為數(shù)據(jù)code group synchronization完成。

當接收到一個無效的數(shù)據(jù)時，狀態(tài)機將進入檢測模式。

如果在檢測模式中，累積收到3個無效數(shù)據(jù)時，認為系統(tǒng)未同步。

在檢測模式中，如果檢測到4個正確數(shù)據(jù)后會認為系統(tǒng)同步正常。

同步請求由接收器通過SYNC信號傳輸?shù)桨l(fā)送器，并且SYNC低電平有效，SYNC信號只有在frame clock 的上升沿才會發(fā)送變化，但是也分兩種情況:

Subclass 0:任何frame clock的上升沿

Subclass 1和Subclass 2：任何frame clock 和multiframe clock對齊的上升沿。

SYNC信號的低電平持續(xù)時間必須大于5個數(shù)據(jù)幀或者9個octet的持續(xù)時間。