高速串行數據通信接收芯片CY7B933的原理及應用

發(fā)布時(shí)間:2010-7-22 17:25    發(fā)布者:vinda
關(guān)鍵詞: CY7B933 , 串行 , 數據通信
1 概述

CY7B933是CYPRESS半導體公司推出的一種用于點(diǎn)對點(diǎn)之間高速串行數據通信的接收芯片。與其配套的發(fā)送芯片為CY7B923。CY7B933接收芯片的內部電路主要包括兩對PECL串行輸入接口、PECL-TTL電平轉換器、時(shí)鐘同步器、成幀器、移位器、譯碼寄存器、譯碼器、輸出寄存器和測試邏輯等幾部分。在與CY7B923配套時(shí),CY7B933也有三種傳輸速度的器件可供選擇:其中標準系列的器件有CY7B933-JC、CY7B933-JI、CY7B933-SC和CY7B933-MB等四種型號,它們的傳輸速度為160~330Mbps;高速系列的器件有CY7B933-400JC和CY7B933-400JI,其傳輸速率為160~400Mbps;低速系列的器件有:CY7B933-155JC、CY7B933-155JI等,其傳輸速率為150~160Mbps。 CY7B933的封裝形式有28腳SOIC/PLCC/LCC等三種,采用0.8MBiCOMS工藝生產(chǎn)和單+5V電源供電,功率為650mW。

2 引腳功能及內部結構

CY7B933的引腳排列如圖1所示(SOIC封裝),表1所列為其引腳功能說(shuō)明。圖2所示是其內部結構框圖,下面介紹各部分的主要功能。

表1 CY7B933的引腳功能表

名   稱(chēng)輸入/輸出引 腳 功 能
Q0-Q7(Qb-h)TTL電平輸出并行數據輸出。Q0-Q7輸出腳的值是剛接收到的數據。這幾個(gè)腳的數據是隨著(zhù)CKR的變化而同步變化
SC/D(Qa)TLL電平輸出特殊字符/數據指示。SC/D表明接收的數據類(lèi)型:SC/D是高電平,表明接收的內容是控制碼(特殊字符);SC/D是低電平,表明接收到的是數據字符
RVS(QJ)TLL電平輸出接收違例字符指示。當RVS為高點(diǎn)平時(shí),表明在接收數據流中檢測到違例字符;若為低電平,表明檢測到錯誤碼;在BIST方式時(shí),若RVS為低電平,表明由發(fā)送器、接收器以及鏈接線(xiàn)路等構成的整個(gè)系統工作正常
RDYTLL電平輸出輸出數據準備好。上的負脈沖表明已經(jīng)接收到一個(gè)新數據,并且已經(jīng)準備好傳送。接收到空字符時(shí),RDY不出現負脈沖。在BIST方式下,RDY只是在每次測試循環(huán)中的最后一個(gè)字符出現時(shí)為高電平,其余時(shí)間保持低電平
CKRTLL輸出讀數據時(shí)鐘。它是一個(gè)讀字節數據時(shí)鐘信號,其頻率和相位與輸入的串行數據流保持一致
A/BPECL電平輸入串行數據輸入端選擇。是PECL100K類(lèi)型(接5伏參考電壓)的輸入端,用于輸入端的選擇。若A/B為高電平,INA端連接到移位寄存器,INA上的輸入信號有效并進(jìn)行譯碼;若A/B為低電平,選INB端
INA±差分輸入串行數據輸入端(INA±)
INB(INB+)PECL電平輸入(差分輸入)串行數據輸入B端。這個(gè)腳即可以作為單端方式的PECL接收端(INB),也可以作為差分對的正半端(INB+)
SIPECL電平輸入(差分輸入)狀態(tài)輸入。此腳即可以作為單端PECL狀態(tài)監控輸入(SI),也可以作INB差分的負半端(INB-)
SOTLL輸出狀態(tài)輸出。SO是將SI轉換為T(mén)TL信號的輸出端
RFTLL輸入幀同步允許
REFCLKTLL輸入參考時(shí)鐘。RETCLK是作為時(shí)鐘/數據同步鎖相環(huán)的一個(gè)參考時(shí)鐘
MODE3-電平輸入譯碼方式選擇。在MODE腳上的電平可決定采用的譯碼方式;當該腳接地時(shí),采用8B/10B譯碼方式;接VCC時(shí),采用旁通方式;當其懸空時(shí),內部上接電阻將該腳拉成VCC/2電平;此時(shí)為工廠(chǎng)測試方式
BISTENTLL輸入內置自測試允許。若要ISTEN置為低電平,則設置為內置測試方式
VCCN 輸出驅動(dòng)電路供電電源
VCCQ 內部電路供電電源
GND 


●串行數據輸入端口
CY7B933的兩對差分線(xiàn)接收端可作為串行數據的輸入,選用INA+還是INB+取決于A(yíng)/B輸入端的電平;當A/B為高電平時(shí),選用INA±;當A/B為低電平時(shí),選用INB±。

●PECLL-TLL轉換器


INB(INB+)輸入和SI(INB-)輸入的功能是由SO輸出腳上的連接方式?jīng)Q定的。若不需要PECLL/TLL轉換,則可將SO輸出腳接到VCC。利用內置檢測電路可以檢測到這種連接試,并可將以上兩個(gè)輸入腳置為INB±輸入(即差分接收串行數據輸入);若需要進(jìn)行PECL/TLL轉換,則應在SO輸出端連接一個(gè)TLL負載,此時(shí)的INB+輸入即為INB(單端ECL-100K型串行數據輸入)。INB-則可作為SI(單端ECK-100K型狀態(tài))輸入,而SO即是SI轉換成TLL電平時(shí)的輸出信號。

●時(shí)間同步器
時(shí)鐘同步器由內部鎖相環(huán)來(lái)保持與接收到位流頻率的一致,同時(shí)提供內部移、解碼時(shí)鐘。

●成幀器
成幀器可用于檢查輸入的位流和尋找字節的邊界,從而實(shí)現幀同步(字符同步)。成幀器中的組合邏輯濾波器可用于尋找X3.230協(xié)議中定義的特殊字符(K28.5),一旦該字符找到,時(shí)鐘同步單元中的位計數器將被同步復位,以開(kāi)始同步接收數據,并將串行數據位流準確地重組成字符幀。

●移位器
移位器的作用是在位時(shí)鐘控制下接收串行輸入的位流,同時(shí)將其送到成幀器,當接收滿(mǎn)一幀后(10位數據)便將其送到譯碼寄存器。

●譯碼寄存器
譯碼寄存器在接收到來(lái)自移位器中的一幀數據后將其送到譯碼器,但該數據在譯碼器譯碼至輸出期間仍將保持在譯碼寄存器中。

●譯碼器
譯碼器將接收到的數據按X3.230協(xié)議定義的碼字符重新轉換成“原始數據”,然后再送到輸出寄存器中。

●輸出寄存器
輸出寄存器用于保持譯碼后恢復的數據(Q0-Q7、SC/D和RVS),以便在相應的輸出腳輸出。在BIST方式下,這個(gè)寄存器還可作為線(xiàn)性反饋移位寄存器,以產(chǎn)生512字節的偽隨機碼。

●測試邏輯
測試邏輯包括BIST工作方式的初始化及控制邏輯,以及用于測試方式時(shí)的時(shí)鐘分配多工器和譯碼控制邏輯等。

3 CY7B933的工作原理及操作方式

3.1 工作原理
CY7B933接收器用于接收來(lái)自差分串行輸入端的串行位流,它使用內置的集成鎖相環(huán)(PLL)同步時(shí)鐘產(chǎn)生器來(lái)恢復用于數據重構所需的位同步時(shí)鐘。成幀器在尋找到串行位流的字節邊界后即可產(chǎn)生幀同步時(shí)鐘。然后輸入位流數據即可在移位器中實(shí)現串/并轉換,同時(shí)再送到譯碼器中譯碼并檢查傳送錯誤。最后將譯碼后的字節數據在幀同步時(shí)鐘控制下送到輸出寄存器并由并行輸出腳輸出。

3.2 操作方式


CY7B933具有8B/10B編碼方式、旁通方式、內置自測試方式和測試方式四種接收操作方式。

a.8B/10B編碼方式
在該編碼方式下,串行輸入的數據經(jīng)譯碼后變成8位數據位,其中包括類(lèi)型指示位及解碼錯誤指示位。若將收后放在譯碼寄存器中的數據幀能夠在有效數據字符表中找到,則其內容被譯為正常的數據信息,并使SC/D輸出腳為低電平,假如在有效的特殊字符碼及碼系統表中找到,則譯為“控制”或“協(xié)議”信息,并且將SC/D變高。若檢測到非法字符,則RVS將變高。

b.旁通方式
在旁通方式下,串行輸入數據不需由內部譯碼器對其譯碼,而是直接從譯碼寄存器到10位輸出寄存器(Qa-j),然后由外加的譯碼電路來(lái)對其譯碼,譯碼方式由設計者確定,這種方式一般不用。

c.內置自測試方式(BIST)
內置自測試功能有以下幾種:
(1)設置BISTEN為低,允許自測試產(chǎn)生電路工作。若RDY變低,表明初始化碼已找到。
(2)監控RVS并檢查該腳是否為高電平。若為高電平,則表明測試到失配樣本(數據幀)。
若系統工作正常,則在每次測試循環(huán)中使RDY出現一次正脈沖?梢詫υ撁}沖進(jìn)行計數以監控測試過(guò)程。同時(shí)Q0~Q7和SC/D等腳也將出現預期的樣本值,這一點(diǎn)對系統高度是很有用的。
(3)當測試完成時(shí),設置BISTEN為高電平以恢復正常工作。
BIST方式主要用于檢查發(fā)送器。由鏈接線(xiàn)路和接收器構成的整個(gè)系統一般不用借助外加的信號及電路,也不用對整個(gè)電路作任何改動(dòng)即可對整個(gè)系統進(jìn)行嚴格的測試。

d.測試方式
當Mode腳懸空時(shí),接收器處于芯片測試方式。這種方式一般作為工廠(chǎng)進(jìn)行芯片測試或用戶(hù)新購大批器件進(jìn)行測試時(shí)使用。



4 CY7B933構成的接收電路設計


由CY7B933構成的接收電路如圖3所示,該電路主要由CY7B933接收芯片、IDT7200(FIFO)芯片和阻抗匹配電路等組成。FIFO芯片(IDT7200)的寫(xiě)信號FIFOW由CY7B933的RDY信號提供。利用開(kāi)關(guān)K可將CY7B933的工作設置在8B/10B譯碼方式或內置自測試方式。
當BISTEN=0時(shí),CY7B933工作在內置自測試方式。此時(shí)如果發(fā)送芯片CY7B923也工作在內置自測試方式,則可以通過(guò)對CY7B923的RP和CY7B933的RDY腳進(jìn)行測試比較來(lái)判斷整個(gè)系統是否正常工作。若這兩個(gè)信號同步出現且相位相反(RP為負脈沖,RDY為正脈沖),則表明整個(gè)系統的發(fā)送電路、接收電路及其鏈接線(xiàn)路工作正常。

當BISTEN=1時(shí),CY7B933工作在8B/10譯碼方式。當CY7B933工作在這種方式時(shí),接收并譯碼后的數據可由 CY7B933提供的RDY信號來(lái)寫(xiě)入FIFO芯片IDT7200中。用戶(hù)可通過(guò)FIFO的另一端來(lái)讀取該信號。注意如按上述電路連接,則此時(shí)讀取的數據在同步接收到的超始字節中有一個(gè)K28.5字符(其值為05H)。若要去掉該字符,可將RDY信號與SC/D信號組合以產(chǎn)生FIFO寫(xiě)信號,這樣,該控制字符碼(05H)就不會(huì )寫(xiě)入FIFO中,從而使FIFO中只包含用戶(hù)的數據信息。
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