用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法及装置，本发明专利技术方法包括将输入的数据缓存在数据缓冲区L1并进行公共对齐标记CM锁定以确定偏移指针；将数据缓冲区L1中缓存的数据进一步缓存后合成为连续的56位数据分组、再进行多模式特别对齐标记UM锁定以确定极性模式；根据偏移指针，截取数据缓冲区L3的连续68位的数据分组，并根据确定的极性模式对数据分组进行转换。本发明专利技术可实现NRZ和PAM4信道的物理编码子层的极性推断与自动翻转，减轻了由人工确定极性连接关系并配置SerDes极性所耗费的人力和时间成本，具有方便高速信号布线、适用范围广等优点。适用范围广等优点。适用范围广等优点。

【技术实现步骤摘要】
用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法及装置


[0001]本专利技术涉及高速互连网络芯片领域，具体涉及一种用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法及装置。

技术介绍

[0002]在互连网络芯片中，物理层分为物理编码子层(PCS)和物理介质子层，物理编码子层位于链路层和物理介质子层之间，如图1中的(a)所示，物理编码子层负责按照物理介质的特殊要求，对数据进行编码和解码，链路层和物理介质之间的数据发送和接收需要经过物理编码子层才能实现。目前，高速互连网络的物理介质主要采用差分信号传输的串行SerDes接口技术，如图1中的(b)所示，每个串行接口包含发送端TX和接收端RX，每个发送端TX和接收端RX都包含两根极性相反的信号线，分别为正极性P(Positive)和负极性N(Negative)。每个串行接口的TX和RX分别与对端串行接口的RX和TX相接。通常情况下，发送端TX的P连接接收端RX的P，且发送端TX的N连接接收端RX的N，该连接方式被称为“极性正接”。但是，为了便于网络端口数目较多的印制电路板(PCB)布线，通常需要允许如图1中的(c)所示的连接方式，即发送端TX的P连接接收端RX的N，且发送端TX的N连接接收端RX的P，该连接方式被称为“极性反接”。
[0003]目前，物理介质的传输速率可以达到56Gbps～112Gbps。在该速率范围下，物理信号传输采用新的四电平脉冲幅度调制(PAM4)技术。在该技术下，网络物理层SerDes发送端将链路层输入的数据经过PCS处理后，进行二进制(Binary)编码或格雷(Gray)编码，编码后的数据再经过PAM4编码调制，然后驱动到物理通道，其处理流程如图2中的(a)所示；网络物理层SerDes接收端将从物理通道接收的数据信号经过PAM4解码处理后，进行二进制(Binary)编码或格雷(Gray)解码，然后经过PCS处理后输出给链路层，其处理流程如图2中的(b)所示。为了兼容之前采用不归零编码(NRZ)的低速率(不超过25Gbps)传输，现有SerDes厂商都实现了可配置的多模式信道，既可以配置为高速PAM4模式工作，也可以配置为低速的NRZ模式工作。
[0004]为了同时支持PCB布线极性正接或反接，现有技术通常采用SerDes极性可配置的方法。具体而言，在SerDes IP模块内分别为发送端TX和接收端RX设置了极性配置寄存器，在默认配置下，P和N信号线分别传输正极性信号和负极性信号，而在极性翻转配置下，P和N信号线分别传输负极性信号和正极性信号。对于只有NRZ模式的SerDes，部分商用PCS实现了极性自动翻转(Polarity Auto
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Reversal)，即两SerDes对接时无论极性正接还是极性反接，PCS的RX端自动推断极性连接方式，并将正确处理后的数据上送给链路层，而无需对SerDes的极性进行配置。但是，目前尚未发现可用于多模式SerDes的支持极性推断和自动翻转的PCS，即现有PCS的极性自动识别和翻转方法只能支持NRZ模式的低速率SerDes。所以，对于多模式SerDes，仍然需要根据实际的极性连接关系，对SerDes的TX端或RX端极性正确的进行配置，才能完成网络物理层的正常工作。由此可见，现有技术的缺点概况为两方
面：(1)PCS的极性推断与极性自动翻转只能适用于采用NRZ信道的低速率SerDes，无法适用于采用PAM4信道的高速率SerDes。(2)对于采用PAM4信道的高速率SerDes，只能根据实际极性关系人工配置SerDes的TX端或RX端极性，对于互连系统中PCB板型较多且PCB板上的端口数目较多的互连场景，这会耗费大量人力。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法及装置，本专利技术可实现NRZ和PAM4信道的物理编码子层的极性推断与自动翻转，减轻了由人工确定极性连接关系并配置SerDes极性所耗费的人力和时间成本；本专利技术适用于SerDes配置为NRZ低速信道，又适用于SerDes配置为PAM4高速信道，具有方便高速信号布线、适用范围广等优点。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法，包括：
[0008]1)将PCS下层逻辑输入的数据缓存在数据缓冲区L1；
[0009]2)对数据缓冲区L1中缓存的数据进行公共对齐标记CM锁定，以确定与公共对齐标记CM相匹配的数据分组的低起始位置为偏移指针；
[0010]3)将数据缓冲区L1中缓存的数据在每一有效时钟周期内移动到数据缓冲区L2，并在每个有效时钟周期内将数据缓冲区L2中缓存的数据移动到数据缓冲区L3，并进一步合成为连续的56位数据分组；
[0011]4)对合成的连续的56位数据分组进行多模式特别对齐标记UM锁定，确定与特别对齐标记UM对应的极性模式；
[0012]5)根据所述偏移指针，截取数据缓冲区L3的连续68位的数据分组，并根据确定的与特别对齐标记UM对应的极性模式对数据分组进行转换。
[0013]可选地，步骤1)中的数据缓冲区L1由寄存器构成且具有移位功能，其宽度为输入数据宽度的两倍，所述数据缓冲区L1将每一时钟周期输入的有效数据存储在数据缓冲区低输入数据宽度位，并将上一周期存储在低数据输入宽度位的数据向左移动数据输入宽度位。
[0014]可选地，步骤2)包括：
[0015]2.1)截取数据缓冲区L1中连续的56位数据为一个数据分组，共截取68次，每次截取数据分组的最低位位置从右向左依次连续，且最低起始位置为第0位；
[0016]2.2)将每个数据分组并行的经过无转换、位反转换、PGPR转换共3种处理后，将相应位置数据与48位的公共对齐标记CM进行比较；
[0017]2.3)记录与公共对齐标记CM相匹配的数据分组的低起始位置为偏移指针。
[0018]可选地，步骤2.2)中将相应位置数据与48位的公共对齐标记CM进行比较包括：将相应位置数据分成12个4字串，使得每4位为一个字串，若相应位置数据中任意一个数据分组存在不少于9个字串与公共对齐标记CM的9个字串完全相同，则认定该数据分组与CM是相匹配的数据分组。
[0019]可选地，步骤3)中的数据缓冲区L2和数据缓冲区L3由寄存器构成，且数据缓冲区L2和数据缓冲区L3的宽度与数据缓冲区L1宽度相同，在每一有效时钟周期内，根据所述偏
移指针，从数据缓冲区L2和/或数据缓冲区L3中截取部分数据合成为连续的56位数据分组，或者从数据缓冲区L3中截取部分数据合成为连续的56位数据分组，或者从数据缓冲区L2和数据缓冲区L3中截取部分数据合成为连续的56位数据分组。
[0020]可选地，步骤4)包括：根据每个网络端口包括的SerDes通道数量将合成的连续的56位数据分组复制相同的数量，将复制得到的每份数据分组并行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法，其特征在于，包括：1)将PCS下层逻辑输入的数据缓存在数据缓冲区L1；2)对数据缓冲区L1中缓存的数据进行公共对齐标记CM锁定，以确定与公共对齐标记CM相匹配的数据分组的低起始位置为偏移指针；3)将数据缓冲区L1中缓存的数据在每一有效时钟周期内移动到数据缓冲区L2，并在每个有效时钟周期内将数据缓冲区L2中缓存的数据移动到数据缓冲区L3，并进一步合成为连续的56位数据分组；4)对合成的连续的56位数据分组进行多模式特别对齐标记UM锁定，确定与特别对齐标记UM对应的极性模式；5)根据所述偏移指针，截取数据缓冲区L3的连续68位的数据分组，并根据确定的与特别对齐标记UM对应的极性模式对数据分组进行转换。2.根据权利要求1所述的用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法，其特征在于，步骤1)中的数据缓冲区L1由寄存器构成且具有移位功能，其宽度为输入数据宽度的两倍，所述数据缓冲区L1将每一时钟周期输入的有效数据存储在数据缓冲区低输入数据宽度位，并将上一周期存储在低数据输入宽度位的数据向左移动数据输入宽度位。3.根据权利要求2所述的用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法，其特征在于，步骤2)包括：2.1)截取数据缓冲区L1中连续的56位数据为一个数据分组，共截取68次，每次截取数据分组的最低位位置从右向左依次连续，且最低起始位置为第0位；2.2)将每个数据分组并行的经过无转换、位反转换、PGPR转换共3种处理后，将相应位置数据与48位的公共对齐标记CM进行比较；2.3)记录与公共对齐标记CM相匹配的数据分组的低起始位置为偏移指针。4.根据权利要求3所述的用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法，其特征在于，步骤2.2)中将相应位置数据与48位的公共对齐标记CM进行比较包括：将相应位置数据分成12个4字串，使得每4位为一个字串，若相应位置数据中任意一个数据分组存在不少于9个字串与公共对齐标记CM的9个字串完全相同，则认定该数据分组与CM是相匹配的数据分组。5.根据权利要求4所述的用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法，其特征在于，步骤3)中的数据缓冲区L2和数据缓冲区L3由寄存器构成，且数据缓冲区L2和数据缓冲区L3的宽度与数据缓冲区L1宽度相同，在每一有效时钟周期内，根据所述偏移指针，从数据缓冲区L2和/或数据缓冲区L3中截取部分数据合成为连续的56位数据分组，或者从数据缓冲区L3中截取部分数据合成为连续的56位数据分组，或者从数据缓冲区L2和数据缓冲区L3中截取部分数据合成为连续的56位数据分组。6.根据权利要求5所述的用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法，其特征在于，步骤4)包括：根据每个网络端口包括的SerDes通道数量将合成的连续的56位数据分组复制相同的数量，将复制得到的每份数据分组并行的经过无转换、位反转换、PGPR转换共3种处理后将相应位置数据与各个SerDes通道对应的48位的特别对齐标记UM进行比较，记录与某个特别对齐标记UM匹配的UM自身编号为通道编号LANE
‑
ID，记录与某个特别对齐标记UM匹配的数据分组所做的处理类型为该特别对齐标记UM对应的极性模式，与前述无
转换、位反转换、PGPR3种处理方式相对应的极性模式分别是正极性模式、NRZ或PAM4
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Binary反极性模式、PAM4
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Gray反极性模式。7.根据权利要求6所述的用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法，其特征在于，所述PGPR转换包括：将被变换的数据分组从低位到高位每两位划分为一个子分组，并对每个子分组执行如下变换：2'b00
→
2'b10，2'b01
→
2'b11，2'b10
→
2'b00，2'b11
→
2'b01，且所有子分组变换后的新数据分组就是变换后的数据分组。8.根据权利要求7所述的用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法，其特征在于，步骤5)包括：5.1)根据所述偏移指针，截取数据缓冲区L3的连续68位的数据分组：以数据缓冲区L3最低位开始，从右向左数偏移指针值位作为数据分组的最低位，则从最低位开始向左的连续68位数据即为所要截取的数据分组；5.2)根据确定的与特别对齐标记UM对应的极性模式对数据分组进行转换：如果为正极性模式，则数据分组保持不变；如果为NRZ或PAM4
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Binary反极性模式，则对数据分组的每一位取反；如果为PAM4
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Gray反极性模式，则对数据分组进行PGPR转换。9.一种用于应用权利要求1～8中任意一项所述的用于多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转方法的多模式信道的物理编码子层极性推断与自动翻转装置，其特征在于，包括：数据缓冲区L1，用于缓存PCS下层逻辑输入的数据，由寄存器构成且具有移位功能，其宽度为输入数据宽度的两倍，数据缓冲区L1将每一时钟周期输入的有效数据存储在数据缓冲区低输入数据宽度位，并将上一周期存储在低数据输入宽度位的数据向左移动数据输入宽度位，数据的有效性通过1位输入信号表示，数据缓冲区L1中缓存的数据在每一有效时钟周期将输出到数据缓冲区L2和CM判定器组；数据缓冲区L2，用于缓存从数据缓冲区L1输入的数据，由寄存器构成，其宽度等于数据缓冲区L1的宽度，数据缓冲区L2将每个有效时钟周期从数据缓冲区L1输入的有效数据存储起来，并在每个有效时钟周期输出数据到下一级的数据缓冲区L3，从数据缓冲区L2输出的数据受到控制信号产生器1产生的通路使能信号控制：如果通路使能信号是1'b1，则输出数据缓冲区L2寄存的数据，否则输出136'h0，数据缓冲区L2输出的数据在每一有效时钟周期将输出到数据缓冲区L3和数据合成器；数据缓冲区L3，用于缓存从数据缓冲区L2输入的数据，由寄存器构成，其宽度等于数据缓冲区L1的宽度，数据缓冲区L3将每个有效时钟周期从数据缓冲区L2输入的有效数据存储起来，并在每个有效时钟周期输出数据到数据转换器和数据合成器；数据转换器，用于转换从数据缓冲区L3输入的数据，数据转换方式受到控制信号产生器2产生的极性模式信号控制；极性模式分为3种，分别是正极性模式、NRZ或PAM4
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Binary反极性模式、PAM4
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【专利技术属性】
技术研发人员：曹继军，赖明澈，常俊胜，齐星云，肖灿文，董德尊，戴艺，吕方旭，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：