说明
PRBS码,全称为伪随机二进制序列(Pseudo-Random Binary Sequence),是一种在数字通信、测试和数字信号处理等领域中广泛应用的信号编码方式。以下是对PRBS码的详细介绍:
- 定义与特点:
- PRBS码是一种由数字序列组成的信号,它在统计特性上类似于随机信号,但实际上是由特定的算法生成的确定性序列。
- PRBS码的主要特点是其伪随机性,即数据流在一个周期内是随机的,但整个数据流却是循环出现的。
- 分类与阶数:
- PRBS码常用的阶数有7、9、11、15、20、23、31等,对应的码型分别为PRBS7、PRBS9、PRBS11等。
- 不同的阶数对应不同的码型,具有不同的统计特性和应用场景。
- 生成原理:
- PRBS码通常由线性反馈移位寄存器(LFSR)和异或电路组成,通过特定的算法生成。
- 在PRBS码中,有三个核心名词:LFSR(线性反馈移位寄存器)、Tap(抽头)和Seed(随机码种子)。LFSR用于进行移位操作,Tap指定进行逻辑运算的寄存器数据位,Seed是生成PRBS码时的初始值。
- 应用领域:
- PRBS码在通信、测试和数字信号处理等领域中有着广泛的应用。
- 它常被用作测试模式或用于伪装数据,以评估系统的性能、检测错误或进行其他分析。
- 在数字通信中,PRBS码常用于高速数字通信链路的仿真和测试,用来模拟真实的数据流。
- 优缺点:
- 优点:PRBS码具有较好的随机性和稳定性,方便对传输链路进行测试和检测。
- 缺点:由于PRBS码是通过算法生成的,因此在一定周期内会重复出现,可能在一些需要长时间传输数据的场景中出现问题。此外,PRBS码在传输过程中也容易受到噪声和干扰的影响,导致误码率的增加。
- 码长与统计特性:
- PRBS码的码长通常为2^n-1位(n为寄存器的长度),其中包含等量的‘0’和‘1’(或接近等量)。
- 例如,PRBS7的码长为127位,其中包含64个‘1’和63个‘0’。
- 生成方法:
- PRBS码可以通过PRBS码形发生器生成,该发生器通常基于特定的本原多项式进行配置。
- 本原多项式决定了PRBS码的生成方式和统计特性。
PRBS数据码型生成器和检查器
使用 Cyclone® 10 GXPRBS生成器和检查器模拟流量并轻松分析高速链路的特征,且无需完全实现任何上层协议堆栈层。 PRBS生成器生成一种自对齐码型,并包括独特序列的已知数量。由于PRBS码型由Linear Feedback Shift Register(LFSR,线性反馈移位寄存器)生成,因此可从上一码型中确定下一码型。PRBS检查器接收到接收码型的一部分后,可生成下个位序列,以验证下一数据序列是否正确。
Standard和Enhanced数据路径间共享PRBS生成器和检查器。因而,只有一组控制信号和寄存器。来自各PCS和共享PRBS生成器的数据线在发送到PMA之前为MUX。使能PRBS生成器后,选择PRBS数据线上的数据被发送到PMA。PCS中的数据或PRBS生成器中生成的数据可在任何时候被发送到PMA。
PRBS生成器和检查器可配置成两种宽度的PCS-PMA接口:10位和64位。PRBS9适用于10-bit和64-bitPCS-PMA宽度。所有其它PRBS码型仅适用于64-bitPCS-PMA宽度。仅当PCS-PMA接口宽度配置成10位或64位才能使用PRBS生成器和检查器码型。对于任何其他PCS-PMA宽度,为确保对PRBS模块提供正确的时钟,使用PRBS生成器和检查器之前,必须将宽度重配置成10位或64位。例如,当收发器配置成20位PCS/PMA接口时,必须在设置PRBS生成器和检查器之前,先将PCS-PMA宽度重配置到10位。PRBS设置将不会自动更改PCS/PMA宽度。
PRBS9的10位PCS-PMA宽度适用于较低频率的测试。基于数据速率,可以在10位或64位宽度中配置PRBS9。FPGA架构-PCS接口必须运行于建议的FPGA核速度范围。因此,必须以两种位宽度模式的其中一种配置PRBS9,从而使FPGA架构-PCS接口并行时钟运行于此操作范围。
实例:
- 如果要使用PRBS9,且数据速率为2.5 Gbps,则可以在10位模式(PCS-PMA宽度 = 10)下使用PRBS9。该情况下,并行时钟频率 = 数据速率 / PCS-PMA宽度 = 2500 Mbps/10 = 250 MHz。
- 如果要使用PRBS9且数据速率为6.4 Gb