📚 课程目录第2章系统架构分层

2. 系统架构分层：物理层、链路层、传输层职责与交互

JESD204B 的协议栈分成了三层。说白了，就是把数据从一个芯片搬到另一个芯片这件事，拆成了三个不同专业的人来干。我刚开始接触的时候也觉得分层有点多，等你调试多了就会明白——不分不行，每一层都有它自己的麻烦事。

核心一句话：物理层管“连接”，链路层管“安全”，传输层管“格式”。搞清楚这三层，你就能看懂绝大多数眼图、CGS、ILAS 的测试结果。

我们先看一张整体框架图，把三个层的角色和接口摆清楚。

数据流是从上往下走的。ADC 那边，传输层先把采样值打包成帧，链路层加扰和编码，物理层才把比特推出去。接收端正好反过来，物理层恢复时钟和数据，链路层做解码和解扰，传输层再把帧拆成采样值交给 DAC。

我个人习惯是，调试时从下往上查。大部分问题其实出在物理层，但如果你没搞清楚链路层的状态机，看到误码会一头雾水。

调试口诀：物理层不行改 PCB，链路层不行改配置，传输层不行改映射表。

物理层负责最底层的信号传输。它不管你的数据是哪个通道的样本，只管0和1能不能正确送到对面。物理层的核心就是一对差分线上的 CML 信号，加上时钟恢复。

物理层的关键职责：

⚠ 常见坑：AC 耦合电容的容值不要取太小。我记得曾经遇到一个客户，用了 10 nF 的电容，结果低频分量被衰减，链路层初始化一直失败。建议用 100 nF 到 1 μF。

物理层的调试手段很有限，主要就是看眼图和测误码率。眼图张开度不够，八成是 PCB 走线有问题或参考时钟抖动太大。

链路层是三层里最复杂的一层，也是调试时接触最多的部分。它负责初始化、对齐、编解码。

链路层的三大功能：

为什么要加 8B/10B 编码？你想想看，如果 ADC 输出是固定的直流电平，长时间没有跳变，CDR 会漂走。8B/10B 保证任何情况都有足够的边沿。这个编码本身有 20% 的开销，8 Gbps 的 Lane 实际数据率只有 6.4 Gbps。

链路层的关键状态机：

状态	名称	收发双方的行为
CGS	代码组同步	发送端连续发 /K28.5/；接收端在连续 4 个帧时钟后锁定
ILAS	初始通道对齐序列	发送端发 4 个多帧的对齐数据；接收端完成 Lane 对齐和参数协商
Data	正常数据模式	传输用户数据，携带帧对齐和通道对齐字符

我建议你把链路层的调试重点放在 ILAS 阶段。ILAS 不出错，后面基本没问题。ILAS 里如果丢了对齐字符，传输层的帧解析肯定乱掉。

传输层是离用户最近的一层。你不用关心物理线上怎么传，也不管 8B/10B 怎么编码，你只需要告诉传输层：我有几个 ADC 通道（M），用几条 Lane（L），每个样本多少位（N），样本怎么排到帧里。

传输层的核心映射参数：

举个常见的例子：14 位 ADC，双通道（M=2），用 1 条 Lane（L=1），每帧 4 个字节（F=4）。这时 N' 可能是 16 位，多出来的 2 位是填充位。

个人经验：我在调试一个 4 通道 16 位 ADC 时，发现 Lane 数配错了（L 设成了 2，但 ADC 实际只支持 L=4 的映射表）。传输层一直报帧错误。后来仔细看手册，才知道还有 N'%8 为 0 这样的对齐约束。传输层不是你想怎么映射就怎么映射，得看器件支持的选项。

三层之间不是独立工作的。我直接说它们交互的要点：

物理层给链路层提供“时钟+数据”恢复后的比特流。链路层拿到比特流后，首先找 /K28.5/ 的边界。如果物理层的 CDR 不干净，链路层永远找不到对齐字符。
链路层给传输层提供“解码后的八位字节流”。传输层不管编码的事，它只拿到没有码型错误的数据。如果链路层的 8B/10B 解码出错，传输层收到的就是乱码。
传输层给用户提供“样本数据”。用户只看有没有帧错误、有没有样本丢点。如果传输层的映射表没配对，链路层和物理层跑得再好也没用。

⚠ 让我再次强调：三层之间有一个隐藏依赖——参数一致性。例如链路层的多帧长度 K，必须在传输层的 ILAS 参数里一致。发送端配 K=32，接收端配 K=64，ILAS 永远过不了。

最后附一张我在白板上常用的三层交互检查清单，回头排查问题时对着看：