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PRBS码是什么?PRBS生成原理介绍

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发表于 2018-3-22 15:10:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:一博科技6 Q+ S4 a' V4 G$ I: V

6 T8 g8 g) L2 T* x0 v. D! G% W

& y2 c3 K1 J- c) ]+ |  n
之前一直在讲高速串行的协议,MAC,PHY,PMD层,PMA层吗,PCS层。。。看大家回答的数量也不是很多,弱弱的问一句大家都消化了吗?的确,讲到各个层的功能,数据在芯片内部如何去运作协调这方面的确有点高深。其实坦白说哈,作为同组的一员,我也对上面的文章和刘工深感佩服(点赞点赞)。既然上层的东西不那么好理解的话,我们还是说回点接地气的吧。我们知道,无论上层如何运作,最终还是要去到物理层上面去,最终我们的数据就在上面传输,而传输的方式就是各种不同速率的码型。从本期开始,我们将介绍下关于码型的一些东西。: ~2 f, O! a3 t

% |# b5 D9 O8 k PRBS:Pseudo-Random Binary Sequence,中文翻译叫做伪随机二进制序列,江湖人简称它为伪随机码。做过测试的朋友们都应该特别熟悉,就是使用PRBS这种伪随机码进行高速串行通道的测试,主要是测试误码率的情况,例如我们常用的一些协议,PCIE,USB,以太网或者下图的光模块的测试等等……: `3 \& O5 ~5 Q* i$ [+ h" ]

4 V2 p; W6 L$ z% [当然我们信号高速串行信号仿真的时候,也会有各种prbs码型进行,一个10G-SFP+光模块PCB通道的仿真模型如下:
& J! ~7 f, S5 f* ~" R( a
3 A" S3 A" p* H! @. B
1 o4 {( \3 o2 ^1 T
为什么业界公认选择这种prbs码型进行测试(仿真)呢?主要原因是这种码型与真实链路的数据传输情况非常接近。因为在真实情况中,所以的数据组合都是随机出现的,没有任何规律可言。 而PRBS 的码流在很大程度上具有这种“随机数据”的特性,“0”和“1”随机出现,这种码流的频谱特征和白噪声非常接近,所谓“白噪声”就是在一个比较宽的频域里功率密度谱均匀分布,也就是所有的频率都具有相同的能量,因此该码型能够模拟各种不同频率数据组成的情况,使测试更符合真实的情况。9 Q2 G  q0 k6 `

6 |/ x$ X( J/ H. Y+ B% v那prbs这种随机码真的就是没有任何规律的吗??当然不是,不然的话为什么还要分prbs1-31那么多种呢。之所以要叫伪随机码,其实就是码流在周期内部是随机的,但是在各个周期里面又是完全相同的。咋一看,好像说了等于没有,大家可能有疑问,在周期内部是随机的,那不还是随机嘛?其实这个随机是要打个问号的,正确来说是“有顺序的随机”。所谓顺序就是通过不同阶数的prbs码来体现,例如,我们常用的有阶数7、9、11、15、20、23、31,也就是我们常说的PRBS7、PRBS9、PRBS11、PRBS15、PRBS20、PRBS23、PRBS31。
( ~9 U9 U: Z5 T' \( d/ u, Z# o3 [3 o
前面说了,不同的阶数会有不同的码型,那它们之间有什么规律呢?不同阶数是怎样生成码型的呢?我们以PRBS3进行说明。
/ G+ d& t+ L6 K6 d/ ]- J" V" A. k, v6 A3 g
PRBS码型是由PRBS码型发生器产生的,下面是一个简单发生器的示意图:

- Z) K+ D) f9 A& r, V, S- H/ ?( e

# K6 G- E! ]' h0 ]; P$ o, \/ _: i1 X. q. N/ @# O2 V
架构很简单,就由两部分组成:移位寄存器和异或运算器。首先移位寄存器,顾名思义作用就是移位,1个bit发送后,把下一个bit推向前准备发送;异或运算,简单点说就是两个不一样就是“1”,两个一样就是“0”,因此有“1”和“1”是0,“0”和“0”是0,“1”和“0”是1。那像上面这个PRBS3发生器,进行异或的位是第二位和第三位,因此用一个多项式命名它,叫做1+X2+X3。
/ E. z& Q2 X- w; F8 q+ i7 f2 A- E$ I7 O! r$ F2 \( j
这样我们可以开始进行计算了。首先我们有一个初始状态“111”。我们就有了下面这么一个计算过程(画得不好,大家看内容就好)。简单说明一下,红色为异或运算过程,蓝色为每次移位后的bit,绿色为输出的数据bit,紫色说明绕一圈之后又回到了原先,循环了一次。
: q3 D( F. F( A7 U5 q

, Y/ [, \0 F% N$ U
& A' T7 D% b/ R+ }" I+ B
经过本文之后,大家是不是对感觉很高深神秘的prbs码型有了更接地气的认识和理解了呢?当然,本文举例的prbs3是比较简单的,感觉它没经过几位就可以循环一次了,大家推导起来也比较方便。
, f. U/ U9 \2 Z0 e; E0 E9 C* [
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发表于 2018-12-13 19:02:36 | 显示全部楼层
不知道是不是我要的 先下载了
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发表于 2018-12-14 18:26:33 | 显示全部楼层
下载了,.....
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发表于 2018-12-18 10:25:05 | 显示全部楼层
回复一下,获取下载   嘿嘿
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发表于 2018-12-18 12:53:32 | 显示全部楼层
下载大神的的原创~~666
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