一种适用于可重构串行解串器的自定义字符检测和并行移位装置的制作方法

1.本发明涉及一种适用于可重构串行解串器的自定义字符检测和并行移位装置，属于数字集成电路设计领域。


背景技术：

2.传统的并行总线存在两方面问题：一是无法快速传输大量数据，二是产生系统延迟的关键位置。随着并行总线的淘汰，过去常常应用于光纤通道协议的串行解串器（serdes）逐渐成为主流技术。在serdes发送端，将低速并行信号转换为高速串行的低压差分信号传输出去；在serdes接收端，将接收到的高速串行信号进行相应处理还原出低速并行信号。目前serdes技术已经被广泛应用在i/o通信领域，infiniband、rapidio和pci
‑
express等接口的物理层都使用serdes接口。随着serdes技术的快速发展，基于serdes技术的高速串口正在逐渐成为一种业界通用的标准i/o接口。
3.设计优良的可重构sedres能够较为完美地契合fpga的可重构特性，目前大多fpga采用可重构serdes作为其物理层接口。
4.在serdes的接收系统中，接收到的串行数据解串后得到并行数据，为了能够正确地进行后续的解码等操作，必须要找到数据流的开头部分。
5.通常，在绝大多数协议规范中，为了能够快速准确的找到数据流的开头部分，协议规定了一组检测序列，由发送系统产生。但每种协议规定的检测序列都不相同，这会导致已有针对单个协议的技术方法，不能更好的移植到其他协议规范中。由于数据在传输过程中进行了并串/串并转换，其数据顺序被打乱，需要对并行数据进行移位调整。
6.其次，数据通路如果存在丢失部分数据的情况，字符不能完全匹配所设定的序列，依然无法完成检测操作。在serdes的收发系统中，保留有8b10b编解码模块，需要对数据进行极性分类。若以字节为单位进行检测，则需要在后续电路中增加复杂的流程以保证正负极性匹配。
7.再次，字符检测结果和数据移位信息对于整个serdes系统来说，是重要的控制信号来源，将这些信号接入端口以便用户可观测和后续复杂的电路控制操作。
8.最后，目前技术对于整个系统来说，一旦开启字符检测与数据移位，就交有电路自动检测识别或移位，用户只有可观测的权力，若需要对数据位置进行更改，例如手动移位重组等操作，则需要重新设计。


技术实现要素：

9.本发明要解决的技术问题是：提供一种适用于可重构解串器且具有自定义字符检测、模糊匹配、手动模式功能的并行移位装置。
10.为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种适用于可重构串行解串器的自定义字符检测和并行移位装置，包括数据模块电路和控制电路；
所述数据模块电路包括多路选择器以及三个逐级连接的第一寄存器、第二寄存器和第三寄存器；所述多路选择器接收10位输入数据或已反转的10位输入数据；经过反转控制选择的10位输入数据经过第一寄存器、第二寄存器和第三寄存器后，组成具有30位的数据总线；所述控制电路包括相互并行的第一字符比较模块和第二字符比较模块、移位信息生成模块和检测信息生成模块；所述第一字符比较模块与所述第二字符比较模块的电路结构相同；所述第一、第二字符比较模块均受字符使能信号控制；所述第一字符比较模块用于比较从所述数据模块电路输出的高19位数据和存储于存储器ram1中的正极性检测字符比较，并输出比较结果a；所述第二字符比较模块用于比较从所述数据模块电路输出的高19位数据和存储于存储器ram2中的负极性检测字符比较，并输出比较结果b；所述比较结果a、b均输入到所述移位信息生成模块和所述检测信息生成模块；所述移位信息生成模块受双字节匹配使能、数据移位使能及手动移位模式使能信号的控制；所述检测信息生成模块受双字节匹配使能和正/负极性检测使能的控制；所述移位信息生成模块输出移位变化信号，并将其输出到所述数据模块电路用于控制其从所述30位的数据总线中输出移位后的输出数据。
11.上述技术方案的改进是：所述数据移位使能信号选择是否进行移位操作；所述双字节匹配使能信号用于选择单字节模式或双字节模式；所述手动移位模式信号是对数据流进行手动移位时所利用的控制信号，用于代替自动检测与数据移位结果。
12.上述技术方案的改进是：所述正/负极性检测使能信号用于判断当前检测模式；所述双字节匹配使能信号用于选择当前的匹配模式。
13.本发明的有益效果是：本发明设计了适用于可重构解串器的可重置字符检测和并行移位装置；支持自定义字符，可满足多种协议规范的需求；具有手动干预能力。
附图说明
14.图1是本发明实施例一的一种适用于可重构串行解串器的自定义字符检测和并行移位装置的数据模块电路的示意图。
15.图2是本发明实施例一的一种适用于可重构串行解串器的自定义字符检测和并行移位装置的控制电路的示意图。
16.图3是本发明实施例一的一种适用于可重构串行解串器的自定义字符检测和并行移位装置的字符比较模块的示意图。
17.图4是本发明实施例一的一种适用于可重构串行解串器的自定义字符检测和并行移位装置的移位信息生成模块的示意图。
18.图5是本发明实施例一的一种适用于可重构串行解串器的自定义字符检测和并行移位装置的检测信息生成模块的示意图。
具体实施方式
19.实施例一一种适用于可重构串行解串器的自定义字符检测和并行移位装置，包括数据模块电路（如图1所示）和控制电路（如图2所示）；数据模块电路包括多路选择器以及三个逐级连接的第一寄存器、第二寄存器和第三寄存器；多路选择器接收10位输入数据或已反转的10位输入数据；经过反转控制选择的10位输入数据经过第一寄存器、第二寄存器和第三寄存器后，组成具有30位的数据总线，其中高19位数据将会输出到控制电路进行检测，并由控制电路反馈移位变化信号（移位信号shift[4:0]）来控制指针移动；控制电路包括相互并行的第一字符比较模块和第二字符比较模块、移位信息生成模块和检测信息生成模块；第一字符比较模块与第二字符比较模块的电路结构相同；第一、第二字符比较模块均受字符使能信号控制；字符比较模块会将高19位数据与存储器ram中存储的检测字符进行移位比较，同时受字符使能信号控制。例如：在使能信号有效时，数据在位移n位时与存储器ram中存储的检测字符完全一致，在输出第n位数输出检测结果；10位正极性和负极性的字符检测结果传递到移位信息生成模块和检测信息生成模块；移位信息生成模块受双字节匹配使能、数据移位使能及手动移位模式使能信号的控制；检测信息生成模块受双字节匹配使能和正/负极性检测使能的控制；移位信息生成模块输出移位变化信号，并将其输出到数据模块电路用于控制其从30位的数据总线中输出移位后的输出数据。
[0020]
数据移位使能信号选择是否进行移位操作；双字节匹配使能信号用于选择单字节模式或双字节模式；手动移位模式信号是对数据流进行手动移位时所利用的控制信号，用于代替自动检测与数据移位结果。
[0021]
正/负极性检测使能信号用于判断当前检测模式；双字节匹配使能信号用于选择当前的匹配模式。
[0022]
具体地，参照图1，反转控制信号可以在10位数据进行字符检测与移位之前，将数据进行反转操作，目的是解决接口引脚反向问题。随后将10位数据经过三级寄存器，组成具有30位数据总线。取高19位数据进行字符检测，由控制模块输出的移位信号shift[4:0]控制指针移位，移位信号取值范围为0~19，移位指针从30位数据中选择10位作为输出数据。
[0023]
参照图2，从数据部分取出的高19位数据分别与存储器ram中储存的正极性或负极性检测字符进行移位比较。其中，用户通过设置存储器ram1和存储器ram2，将不同协议规定的正极性和负极性检测字符保存在存储器ram中。
[0024]
高19位数据中的第n 9位数据至第n位数据与存储器ram1传来的正极性检测字符进行比较，比较结果在输出正极性检测结果的第n位。
[0025]
高19位数据中的第n 9位数据至第n位数据与存储器ram2传来的负极性检测字符进行比较，比较结果在输出负极性检测结果的第n位。n的取值范围为1~10此外，字符比较模块受字符使能信号影响，参照图3，使能信号用于实现字符检测
的模糊匹配模式。如实例所示，最高两位字符使能信号置为0，设置最高两位数据不一致。目的是同时匹配多组字符，对待检测字符进行模糊匹配，可以检测出所有包含特征序列的字符。
[0026]
10位正极性字符检测结果和10位负极性字符检测结果，均连接到移位信息生成模块和检测信息生成模块。其中，移位信息生成模块受双字节匹配使能、数据移位使能以及手动移位模式使能等信号控制。
[0027]
参照图4，双字节匹配使能信号选择双字节检测模式或单字节检测模式。
[0028]
采用双字节匹配模式时，需要先检测正极性字符，再检测负极性字符，同时将正极性字符检测结果用寄存器4保留一个时钟周期。例如，在某一个时钟周期，正极性检测结果的第n位表示数据一致，一个时钟周期后，负极性检测结果的第n位表示数据一致，则字符检测结果的第n位表示位移n位后数据与预置字符一致。
[0029]
采用单字节匹配模式时，正极性字符检测结果与负极性检测结果均可以导致移位的发生。此外，数据移位使能信号可以随时中断移位过程，通常用于旁路数据对齐功能。
[0030]
10位字符检测结果送入移位值计算模块，生成移位信号shift[4:0]，手动移位模式信号只影响最后移位信号的结果。例如，字符检测结果第3位表示检测到预置字符，移位信号shift[4:0]为00011。在计算过程中，手动移位模式信号被拉高一个周期，则移位信号shift[4:0]会对应增加1，为00100。手动移位模式最高不超过移位信号shift[4:0]的取值范围。
[0031]
进一步地，移位信号shift[4:0]经过寄存器5保留了一个时钟周期，与自身进行比较，比较的结果为移位变化信号，用于显示移位是否发生变化。
[0032]
参照图5，双字节匹配使能信号选择采用双字节检测模式或单字节检测模式。
[0033]
采用双字节匹配模式时，需先检测到正极性字符，再检测到负极性字符，同时将正极性字符检测结果用寄存器6保留一个时钟周期。
[0034]
采用单字节匹配模式时，正极性检测使控制正极性字符检测结果的输出，负极性检测使控制负极性字符检测结果的输出。字符检测结果经过检测值计算模块，产生检测结果q[4:0]。例如，字符检测结果在第5位表示检测到字符，则检测结果q[4:0]为00101。
[0035]
将移位信号shift[4:0] 与检测结果q[4:0]进行比较，比较结果为数据对齐信号。此外，将检测结果q[4:0]存在非0值，表明检测到字符，检测字符标识信号将置为高电平。
[0036]
此外，本实施例的字符比较模块、信息生成模块和检测信息生成模块的电路分别如图3、4、5所示，但不表示仅有此一种实现方式，仅未满足本实施例中需求之功能而设计。并不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。