一种在高速Serdes中实现对端自协商功能的方法与流程

本发明涉及数据通信技术领域，特别是涉及一种在高速Serdes中实现对端自协商功能的方法。

背景技术：

IEEE 802.3bj标准定义了支持背板和铜缆数据传输速率100Gbps的物理层规范，其中100GBASE-KR4下的物理编码子层(Physical Coding Sublayer，PCS)单通道通信速率为25Gbps，该标准仅支持4条lane同时在线工作。

Serdes是英文SERializer(串行器)/DESerializer(解串器)的简称。它是一种主流的时分多路复用(TDM)、点对点(P2P)的串行通信技术。在发送端多路低速并行信号被转换成高速串行信号，经过传输媒体(光缆或铜线)，最后在接收端高速串行信号重新转换成低速并行信号。这种点对点的串行通信技术充分利用传输媒体的信道容量，减少所需的传输信道和器件引脚数目，从而大大降低通信成本。

Serdes技术支持2.5G/3.125G/5G/10G/25G等不同速率，同时支持AN，即自协商模式。如图1所示，若与同样支持AN的设备互连，两个设备会通过AN模块向对方发送特定数据流，同时接收对方发送过来的数据，根据链路容错能力以及误码率阈值，协商出有效数据通路以及链路支持的最高速率。若自协商成功，则准备发送有效数据，反之则开始新的一轮自协商。

在Serdes的对端数据传输过程中，我们无法确保在每次连接时，每一条链路中的数据收发正常；同时Serdes在低于100G速率模式的环境中使用，我们需要根据实际情况协商出有效的通信链路模式。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种在高速Serdes中实现对端自协商功能的方法，能够自动协商支持双工的数据通路，选出X1、X2、X4等不同的满足速率要求的链路模式，自动关闭无法锁定的数据通路；所用协商码流TS1，TS2均为自定义编码；利用不同码流的切换拉齐链路两端的数据收发状态，实现不同设备间的数据同步匹配，最终完成链路的自协商过程。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种在高速Serdes中实现对端自协商功能 的方法，包括以下步骤：步骤S1、初始化第一设备和第二设备的数据接收端和数据发送端，将第一设备和第二设备的接收端的数据锁定状态失效标记和定时器清零；步骤S2、在第一设备和第二设备的数据发送端的4条通路中分别发送TS1序列，以使的第一设备和第二设备的数据接收端检查TS1序列的数据锁定状态；步骤S3、待接收到的数据稳定后，第一设备和第二设备的数据接收端开始检查TS1序列，若在预设的TS1序列锁定时间内数据锁定成功，转入步骤S4；否则，自协商失败，转入步骤S2；步骤S4、第一设备和第二设备开始向对端发送TS2序列，同时接收并检测对端发送来的TS2序列；若第一设备和第二设备的数据接收端检测到对端发送来的TS2序列在预设的TS2序列锁定时间内数据锁定成功，则第一设备和第二设备的数据收发状态被拉齐，两个设备间数据发送与接收进入同步状态，转入步骤S5；否则自协商失败，转入步骤S2；步骤S5、在同步状态下，根据TS2序列在各个通道的误码率和数据锁定状态情况，将第一设备和第二设备的数据接收端无法锁定的链路所对应的数据发送端关闭，自动协商得到链路模式；若所有通道损坏，则自协商失败，转入步骤S2；步骤S6、停止发送TS2序列，开始发送空闲数据序列；若在预设的数据稳定时间内，错误数据计数未超过阈值，则表明自协商成功；否则自协商失败，转入步骤S2。

于本发明一实施例中，所述第一设备和第二设备间的4通道为4条相同的数据链路模式。

于本发明一实施例中，所述TS1序列和TS2序列采用不同多项式的PRBS序列。

于本发明一实施例中，所述空闲数据序列采用全0的数据。

于本发明一实施例中，所述步骤S4中，所述第一设备和第二设备向对端发送TS2序列的起始时间不要求相同。

于本发明一实施例中，所述步骤S5中，自动协商得到的链路模式包括X1、X2、X4。

于本发明一实施例中，所述步骤S6中，自协商成功之后，第一设备和第二设备的上游链路开始发送有效数据，链路会持续监测有效数据的数据锁定状态，若数据锁定状态有变化但没有全部失锁，则重新统计链路误码率，选出支持双工的有效数据通路。

于本发明一实施例中，所述第一设备与第二设备间链路的容错能力以及误码率阈值可配。

于本发明一实施例中，还包括：自协商成功之后，若对链路进行升频或降频，则待数据稳定时间过后转步骤S2，开始新的一轮自协商。

如上所述，本发明的在高速Serdes中实现对端自协商功能的方法，具有以下有益效果：

(1)只需满足Serdes协议速率规范，协商过程中根据各个通道的误码率和数据锁定状态，关闭接收端无法锁定的链路所对应的发送端，只保留支持全双工的通道；

(2)TS1，TS2均为自定义编码，对端协商过程不受特定数据格式影响，数据总线具备 较强的复用性；

(3)链路容错能力以及误码率阈值可配，提高了系统的灵活性；

(4)设备连接方式灵活，有效提高了链路复用的稳定性。

附图说明

图1显示为现有技术中实现对端自协商功能系统的框架结构示意图；

图2显示为本发明的在高速Serdes中实现对端自协商功能的方法的流程图；

图3显示为采用本发明的在高速Serdes中实现对端自协商功能的方法实现设备1和设备2间的协商的过程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的在高速Serdes中实现对端自协商功能的方法支持全双工模式，通过两个设备间的链路协商，最终实现数据的收发同步。本发明的自协商过程是基于支持IEEE 802.3协议的PCS数据锁定功能所实现，协商过程为自定义模式；设备1和设备2间可协商通道为4通道模式，4通道对应4条相同的数据链路模式，每条通路的发送端同步发送同一种序列；方法中所用协商码流TS1，TS2为自定义编码，协商过程不受特定数据格式影响。

本发明中的数据锁定，是指链路中允许存在一定误码率并且能够成功完成符号界定的状态指示，数据的同步锁定信号在链路自协商过程中始终作为判断数据流稳定的标志。数据稳定是指特定时间内数据锁定状态持续稳定。

数据锁定成功是指检测到连续的时钟周期内(比如10000个时钟周期)锁定状态未发生变化，或锁定状态有变化但未超阈值，直到数据锁定时间结束时(比如10ms)状态发生正常跳转。这两种情况的检测持续时间均为数据锁定时间，协商码流TS1与TS2的数据锁定时间不同，同时具体链路容错能力以及误码率阈值可配。

本发明的在高速Serdes中实现对端自协商功能的方法中用到以下3种序列：TS1、TS2 和空闲数据序列。TS1，TS2序列可以是不同多项式的PRBS序列，也可以是不会产生误锁定的自定义序列，其特点为能够避免误锁定，并支持码流的正确性检测。空闲数据序列可为全0的数据。

本发明的在高速Serdes中实现对端自协商功能的方法的基本内容包括：

(1)采用轮询的方式发送自定义编码序列TS2，通过对端数据的收发过程，自动协商出可支持双工的数据通路。

(2)关闭接收端无法锁定的链路所对应的发送端，即关闭无法锁定的数据通路，最终选出X1、X2、X4等不同的链路模式。

参照图2，本发明的在高速Serdes中实现对端自协商功能的方法包括以下步骤：

步骤S1、初始化第一设备和第二设备的数据接收端和数据发送端，将第一设备和第二设备的接收端的数据锁定状态失效标记和定时器清零。

步骤S2、在第一设备和第二设备的数据发送端的4条通路中分别发送TS1序列，以使的第一设备和第二设备的数据接收端检查TS1序列的数据锁定状态。

步骤S3、待接收到的数据稳定后，第一设备和第二设备的数据接收端开始检查TS1序列，若在预设的TS1序列锁定时间内数据锁定成功，转入步骤S4；否则，自协商失败，转入步骤S2。

步骤S4、第一设备和第二设备开始向对端发送TS2序列，同时接收并检测对端发送来的TS2序列；若第一设备和第二设备的数据接收端检测到对端发送来的TS2序列在预设的TS2序列锁定时间内数据锁定成功，则第一设备和第二设备的数据收发状态被拉齐，两个设备间数据发送与接收进入同步状态，转入步骤S5；否则自协商失败，转入步骤S2。

例如，设备1与设备2协商数据通路时，设备1的数据发送端向对端开始发送TS2序列，同时设备1的数据接收端准备检测对端发送过来的TS2序列。若设备2此时还未发送TS2序列，则设备1在该状态等待并持续发送TS2序列；等设备2进入该状态，直至设备2开始向设备1发送TS2序列并同步检测接收到的TS2序列。此时设备1也接收到对端发过来的TS2序列并开始检测。若在TS2序列锁定时间内，数据锁定成功，则两个不同设备端数据发送与接收进入同步状态；否则自协商失败，开始新一轮协商。

步骤S5、在同步状态下，根据TS2序列在各个通道的误码率和数据锁定状态情况，将第一设备和第二设备的数据接收端无法锁定的链路所对应的数据发送端关闭，自动协商得到链路模式；若所有通道损坏，则自协商失败，转入步骤S2。

步骤S6、停止发送TS2序列，开始发送空闲数据序列；若在预设的数据稳定时间内，错 误数据计数未超过阈值，则表明自协商成功；否则自协商失败，转入步骤S2。

自动协商完成后，得到X1、X2、X4等不同的链路模式，选出的链路模式支持双工的数据传输方式。

自协商成功之后，两端上游链路开始发送有效数据。链路会持续监测有效数据的数据锁定状态，若数据锁定状态有变化但没有全部失锁，则重新统计链路误码率，选出支持双工的有效数据通路。

优选地，还包括：自协商成功之后，若对链路进行升频或降频，则待数据稳定时间过后转步骤S2，开始新的一轮自协商。

实际应用中，设备1和设备2之间需要进行互连通信。由于两个设备数据初始化过程不同步或硬件设计原因，会造成对端数据收发状态不一致。若状态不同步，则数据通道无法选出有效的数据通路。所以，需要对两个设备的数据发送端和数据接收端进行数据同步处理。如图3所示，纵轴为时间轴，左右两侧分别对应设备1和设备2的协商过程，图中设备1先于设备2初始化，在发送TS2序列的过程中进行状态拉齐，使得两端保持收发一致，最终实现链路自协商过程。

综上所述，本发明的在高速Serdes中实现对端自协商功能的方法只需满足Serdes协议速率规范，协商过程中根据各个通道的误码率和数据锁定状态，关闭接收端无法锁定的链路所对应的发送端，只保留支持全双工的通道，有效降低了Serdes整体的系统功耗；方法中所用协商码流TS1，TS2为自定义编码，协商过程不受特定数据格式影响，数据总线具备较强的复用性；链路容错能力以及误码率阈值可配，提高了系统的灵活性；设备连接方式灵活，有效提高了链路复用的稳定性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。