高性能SERDES及其在CPRI接口的应用分析

作者：时间：2012-02-20来源：网络收藏

图6 TLK3132内部锁相环环路带宽

2.5PRBS测试
TLK3132支持PRBS码的产生和验证，便于系统定位链路故障，提高设备的可维护性。TLK3132内部有两套PRBS测试方法，一个在SERDES Core内部（通过寄存器0x9011/0x9012配置），该测试一般是只针对生产测试，且控制性能受限，在电路设计中一般不用该功能；另一个是SERDES Core外面（图1所示），支持 PRBS测试多项式是，可以通过寄存器配置（0x10）或外部引脚PRBSEN逻辑控制打开或关闭。此外，PRBS验证时可通过GPO[1:0]管脚监控PRBS测试误码情况，也可访问寄存器0x1D读取误码数（当读取该寄存器后，将从新开始误码计数）。

2.6MDIO接口和寄存器访问
TLK3132内部寄存器访问通过MDIO管理接口实现（遵循IEEE 802.3 Clause 22规格），包括管理数据时钟（MDC）和管理数据输入输出（MDIO）。由于Clause 22直接寻址寄存器空间限制，TLK3132增加了一些扩展寄存器，故支持两种寻址方式：

直接寻址：主要包括与物理层相关的链路配置，地址空间分布在0x00~0x1F，PA[0]的高低电平决定对TLK3132的CH0通道或CH1通道进行操作；
间接寻址：TLK3132的一些扩展功能访问，如内部时钟配置、I/O性能配置等。地址空间分布在0x9000~0x9900，不同通道的功能有独立的寄存器进行配置。通过间接地址访问寄存器，需要先把寄存器地址写到0x1E地址，然后把相应的控制字写到0x1F地址或从0x1F地址读取相应的寄存器值。
3TLK3132在CPRI接口的应用
为了处理射频模块拉远技术中基带单元和射频单元的光纤链接，国际上成立两个标准化组织：一个是CPRI （Common Public Radio Interface），在2003年由华为、爱立信、NEC、西门子和北电发起成立的组织，致力于基带、射频接口的标准化；另一个是OBSAI (Open Base Station Architecture Initiative)，由诺基亚、LG电子、三星电子等成立的联盟。二者都定义了使基带和射频分离的标准化接口，也就是将宏基站分为基带单元BBU和远端射频单元RRU两部分，BBU和RRU之间传送I/Q数据和控制管理数据，其信号格式就是CPRI或者OBSAI所定义的标准接口。本文以CPRI接口为例，详解TLK3132在射频模块拉远技术中的应用。

3.1CPRI接口
CPRI接口在传输用户界面定义了物理层layer1和数据链路层layer2两层协议。在物理层中，将上层接入点的数据进行串并/并串转换，以及物理层的编解码（CPRI接口推荐采用8B/10B，遵循IEEE 802.3 2005 Clause36建议）；在数据链路层，对上层接入点的I/Q数据、物理层协议数据、网络协议数据（包括以太网数据、高层数据链路协议数据）和厂家自定义的控制信息等进行相应的处理。

目前CPRI有三种建议的链路速率，分别是614.4Mbps、1228.8Mbps、2457.6Mbp。在发送侧，把I/Q数据、控制协议信息、同步信息等复用为CPRI帧结构信息，经过物理层的8B/10B编码后，通过光纤长距离传播（几公里到几十公里）；在接收侧，CPRI帧信号经过串并转换后经过8B/10解码成相应的I/Q数据和控制协议信息，交由上层数据链路处理。

CPRI帧分成基本帧单元和超帧单元。基本帧单元的帧频是3.84MHz，包括16个字（表示为W=0…15，其中W0为控制字，后15个字为I/Q数据），根据不同的链路速率，字的长度分别为8bits、16bits（如图7所示）、32bits。超帧单元是由256个基本帧单元组成，其中，第1个基本帧单元里的控制字写入K28.5标志作为超帧的同步控制信息，其余的255个基本帧单元里的控制字包含控制和管理字（CM）、厂商自定义控制字等，并预留一些控制字。