上一篇博文介紹了GTX的發(fā)送端，這一篇將介紹GTX的RX接收端，GTX RX接收端的結(jié)構(gòu)和TX發(fā)送端類似，數(shù)據(jù)流方向相反，不過(guò)和發(fā)送端也有一些區(qū)別，GTX的RX接收端結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

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圖1

下面將根據(jù)數(shù)據(jù)流方向介紹一下RX接收端各個(gè)電路部分的功能。

RX Equalizer (DFE and LPM)：RX信號(hào)從AFE（模擬前端）進(jìn)來(lái)之后，首先經(jīng)過(guò)RX均衡器，均衡器的主要作用是用于補(bǔ)償信號(hào)在信道傳輸過(guò)程中的高頻損失，因?yàn)樾诺朗菐捠芟薜模孕盘?hào)經(jīng)過(guò)它必將造成衰減甚至遭到破壞。

RX接收端的均衡器有兩種，分別是LPM和DFE，兩者功耗和性能有所不同，其中LPM功耗較低，DFE能提供更精確的濾波器參數(shù)，從而可以更好的補(bǔ)償傳輸信道損失，因此性能更好。

RX CDR：RX的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路是圖1的綠色圓圈部分，因?yàn)镚TX傳輸不帶隨路時(shí)鐘，因此在接收端必須自己做時(shí)鐘恢復(fù)和數(shù)據(jù)恢復(fù)，時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路如圖2所示：

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圖2

具體過(guò)程如圖2所示，首先外部數(shù)據(jù)進(jìn)來(lái)之后經(jīng)過(guò)均衡器，緊接著均衡器出來(lái)的數(shù)據(jù)就進(jìn)入時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。GTX使用相位旋轉(zhuǎn)CDR結(jié)構(gòu)，從DFE進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)分別被邊緣采樣器和數(shù)據(jù)采樣器捕獲，然后CDR狀態(tài)機(jī)根據(jù)兩者決定數(shù)據(jù)流的相位并反饋控制相位內(nèi)插器（PI），當(dāng)數(shù)據(jù)采樣器的位置位于眼圖中央的時(shí)候邊緣采樣器鎖定到數(shù)據(jù)流的傳輸域。其中CPLL或者QPLL為相位內(nèi)插器提供基礎(chǔ)時(shí)鐘，使CDR狀態(tài)機(jī)能很好進(jìn)行相位控制。

RX Fabric Clock Output Control：RX接收端的時(shí)鐘結(jié)構(gòu)和TX發(fā)送端的很類似，如圖3所示，圖中紅色方框的CDR部分是和TX端最大的區(qū)別。

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圖3

和TX發(fā)送端一樣，RX接收端的時(shí)鐘結(jié)構(gòu)也主要分為串行時(shí)鐘分頻器和并行時(shí)鐘分頻器，D分頻器是串行時(shí)鐘分頻器，用于降低PLL時(shí)鐘速率以支持較低的線速率，后面的并時(shí)鐘分頻器主要根據(jù)設(shè)置的位寬和是否使用8b/10b生成不同的并行數(shù)據(jù)時(shí)鐘。

RX Polarity Control：和TX發(fā)送端一樣，RX接收端也擁有極性控制功能，可用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)，在PCB設(shè)計(jì)時(shí)RXP和RXN接反時(shí)使用這個(gè)功能。

RX Pattern Checker：GTX包含一個(gè)內(nèi)嵌的PRBS檢查器，如圖4所示，有四種不同的偽隨機(jī)序列生成器可以選擇，檢查器是自同步的，且工作在邊界對(duì)齊和解碼之前，這個(gè)功能可以用來(lái)測(cè)試信號(hào)的完整性。

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圖4

RX Byte and Word Alignment：串行數(shù)據(jù)在被并行化之前，比如找到一個(gè)合適的特征邊界，這個(gè)特征邊界或者字符邊界是由TX發(fā)送端發(fā)送的一個(gè)可識(shí)別序列，通常稱為標(biāo)識(shí)符（comma）或者K碼，接收端在到來(lái)的數(shù)據(jù)中搜索這個(gè)標(biāo)識(shí)符，當(dāng)找到這個(gè)標(biāo)識(shí)符之后，后面接收的數(shù)據(jù)都已這個(gè)標(biāo)識(shí)符為邊界進(jìn)行并行化，其工作原理如圖5所示。

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圖5

如圖5所示，當(dāng)在串行數(shù)據(jù)中搜索到comma之后（紅色方框），后面的數(shù)據(jù)都已此為邊界對(duì)齊數(shù)據(jù)。

RX 8B/10B Decoder：如果發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)是8B/10B編碼的，那么在接收端就需要8B/10B解碼，否則的話可以旁路，這一功能在TX發(fā)送端介紹時(shí)有說(shuō)明，這里就不再做介紹。

RX Elastic Buffer：RX接收端彈性緩沖器是一個(gè)重要的功能，和TX接收端緩沖相比，RX多出了一個(gè)“彈性”屬性，意味著和TX發(fā)送端相比，RX彈性緩沖器有更多的功能（RX時(shí)鐘糾正和RX通道綁定）。RX彈性緩沖器在RX接收端的位置如圖6綠色方框所示。

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圖6

從圖6可以知道，RX接收端PCS子層主要有兩個(gè)時(shí)鐘域，分別是XCLK和RXUSRCLK時(shí)鐘域，RX彈性緩沖器功能主要用來(lái)匹配兩個(gè)時(shí)鐘相位差。

如果旁路掉這個(gè)RX彈性緩沖器，那么為了保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定接收，需要滿足一定的條件，首先需要一個(gè)相位對(duì)齊電路處理SIPO電路時(shí)鐘和XCLK時(shí)鐘的相位差，其次XCLK需要配置成RXUSRCLK時(shí)鐘，保證XCLK和RXUSRCLK同一個(gè)時(shí)鐘域，不存在相位差。

RX Clock Correction：RX彈性緩沖器的“彈性”反映在可以通過(guò)時(shí)鐘糾正來(lái)調(diào)整XCLK和RXUSRCLK的頻率差。對(duì)于RX接收端來(lái)說(shuō)，即便XCLK和RXUSRCLK運(yùn)行在同一個(gè)時(shí)鐘頻率，但往往存在一定的差異，這種差異很容易導(dǎo)致RX彈性緩沖器寫(xiě)滿或者讀空，時(shí)鐘糾正功能應(yīng)運(yùn)而生。時(shí)鐘糾正功能如圖7所示。

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圖7

通俗的講，在TX發(fā)送端的時(shí)候，我們會(huì)定期的發(fā)送K碼用于保證接收端邊界對(duì)齊，在RX彈性緩沖器里面數(shù)據(jù)不足的時(shí)候，接收到的K碼數(shù)據(jù)將被復(fù)制寫(xiě)入RX彈性緩沖器，以保持RX彈性緩沖器處于半滿。當(dāng)RX彈性緩沖器數(shù)據(jù)過(guò)多的時(shí)候，接收到的K碼數(shù)據(jù)將被舍棄不寫(xiě)入RX彈性緩沖器，以保持RX彈性緩沖器處于半滿。

RX Channel Bonding：通道綁定功能同樣體現(xiàn)RX彈性緩沖器的“彈性”之處，對(duì)于像PCIE和SRIO等協(xié)議，可以支持多l(xiāng)ane傳輸來(lái)提高傳輸總帶寬。因?yàn)閭鬏斝诺赖脑颍琓X發(fā)送端同一時(shí)刻發(fā)送的數(shù)據(jù)在RX接收端不能被所有的lane同一時(shí)刻接收，每一個(gè)lane接收存在時(shí)間差，那么在恢復(fù)數(shù)據(jù)的時(shí)候就要重新對(duì)齊，因此需要在RX接收端執(zhí)行通道綁定功能。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，TX發(fā)送端在發(fā)送的數(shù)據(jù)流中加入一個(gè)同樣的通道綁定序列，子啊RX接收端根據(jù)每一個(gè)lane檢測(cè)到的通道綁定序列在各自的RX彈性緩沖器做相應(yīng)的調(diào)整和延遲，最終使得各個(gè)lane的數(shù)據(jù)不存在偏移，在FPGA RX Interface的輸出能和TX發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)一樣，功能如圖8所示，左邊是未對(duì)齊數(shù)據(jù)，右邊是對(duì)齊的數(shù)據(jù)。

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圖8

FPGA RX Interface：用戶通過(guò)FPGA RX Interface接收數(shù)據(jù)，和TX發(fā)送端相似，在RXUSRCLK2的上升沿接收數(shù)據(jù)（TX發(fā)送端是在TXUSRCLK2上升沿發(fā)送數(shù)據(jù)），該用戶端口可以設(shè)置成16/20/32/40/64/80bit位寬，RXUSRCLK2的速率由RX線速率、RXDATA位寬和8B/10B是否使能決定。具體端口如表1所示，和TX相似，就不再描述。