vivado Aurora 8B/10B IP核（3）-Aurora 8B/10B 帧（Frames）

TX 子模块将每个接收的用户帧通过 TX 接口转换为 Aurora 8B / 10B 帧。 帧开始（SOF）通过

在帧开始处添加 2 字节的 SCP 代码组来指示。 帧结束（EOF）是通过在帧的末尾添加一个 2 字节的信道结束通道协议（ECP）码组来确定的。 数据不可用时插入空闲代码组。 代码组是 8B / 10B 编码字节对，所有数据都作为代码组发送，因此具有奇数个字节的用户帧具有称为 PAD 的控制字符，附加到帧的末尾以填写最终的代码组。

Length

用户应用程序通过操纵 s_axi_tx_tvalid 和 s_axi_tx_tlast 信号来控制通道帧长度。Aurora

8B / 10B 内核分别响应帧起始帧和帧结束顺序集，分别为/ SCP /和/ ECP，

图显示了一个宽度为 n 字节的 AXI4-Stream 接口上的简单数据传输示例。 在这种情 况下，发送的数据量为 3n 字节，因此需要三次数据节拍。s_axi_tx_tready 被断言，表示 AXI4-Stream

接口准备好传输数据。 用户应用程序在前 n 个字节期间断言 s_axi_tx_tvalid 开始数据传输。 一个/ SCP /有序集放置在通道的前两个字节上，以指示帧的启动。 然后，第一个 n-2 个数据字节被放置在通道上。 由于/ SCP /所需的偏移量，每个数据节拍中的最后两个字节总是延迟一个周期，并在通道的下一个节拍的前两个字节上传输。 要结束数据传输，用户应用程序将在 s_axi_tx_tkeep 总线上断言 s_axi_tx_tlast，最后的数据字节以及适当的值。 在这个例子中，s_axi_tx_tkeep 在演示的波形中设置为 N，表示所有字节在最后一个数据节拍中有效。 当 s_axi_tx_tlast 被断言时，s_axi_tx_tready 在下一个时钟周期中被断言，并且核心使用数据流中的间隙来发送最终偏移数据字节和/ ECP /有序集，指示帧的结束。s_axi_tx_tready 在下一个循环中被重新生成，以允许数据传输继续。

Example B: Data Transfer with Pad(使用 Pad 进行数据传输)

图显示了需要使用 Pad 的（3n-1）字节数据传输的示例。Aurora 8B / 10B 内核根据 协议要求为一个具有奇数个字节的帧附加一个 Pad 字符。 3n-1 数据字节的传输需要两个完整的 n 字节数据字和一个部分数据字。 在此示例中，s_axi_tx_tkeep 设置为 N-1，以指示最后一个数据字中 的 n-1 个有效字节。

Example C: Data Transfer with Pause（具有暂停的数据传输）

图显示了在帧传送过程中用户端口如何暂停数据传输。 在这个例子中，用户应用程 序在前 n 个字节之后暂停数据流，取消 s_axi_tx_tvalid，并发送空闲。 暂停继续，直到 s_axi_tx_tvalid 被取消置位。

Example D: Data Transfer with Clock Compensation（带时钟补偿的数据传输）

当 Aurora 8B / 10B 内核发送时钟补偿序列时，会自动中断数据传输。 时钟补偿序列每 10,000

字节加上每个通道的 12 字节开销。图显示了 Aurora 8B / 10B 内核在时钟补偿序列期间如何暂停数据传输。

由于每通道需要每 10,000 字节的时钟补偿（每个通道设计的 2 个字节为 5,000 个时钟;每个通

道设计为 4 个字节的 2,500 个时钟），因此您不能连续发送数据，也不能连续接收数据。 在时钟补偿期间，数据传输暂停六或三个时钟周期。

Receiving Data

RX 子模块没有用于用户数据的内置弹性缓冲区。 因此，RX AXI4-Stream 接口上没有 m_axi_rx_tready 信号。 用户应用程序控制来自 Aurora 8B / 10B 通道的数据流的唯一方法是使用

核心可选流量控制功能之一。 m_axi_rx_tvalid 信 号 与 Aurora 8B / 10B 内 核 的 每 帧 的 第 一 个 字 同 时 被 断 言 。 m_axi_rx_tlast 与每个帧的最后一个字或部分字同时断言。m_axi_rx_tkeep 端口指示每个帧的最终字中的有效字节数。m_axi_rx_tkeep 信号仅在 m_axi_rx_tlast 被断言时有效。即使在帧内，Aurora 8B / 10B 内核也可以随时取消放置 m_axi_rx_tvalid。即使帧最初传输

没有暂停，内核也可能会偶尔解除 m_axi_rx_tvalid。 这些暂停是框架字符剥离和左对齐过程的结

果。图显示了由暂停中断的 3n 个字节的接收数据。数据表示在 m_axi_rx_tdata 总线上。 当第一个 n 个字节被放置在总线上时，m_axi_rx_tvalid 被断言，以指示数据为用户应用程序准备就

绪。 内核在第一个数据节拍后的时钟周期内取消忽略 m_axi_rx_tvalid，以指示数据流中的暂停。

在暂停之后，内核断言 m_axi_rx_tvalid 并继续组合 m_axi_rx_tdata 总线上的剩余数据。 在

帧结束时，内核断言 m_axi_rx_tlast。 核心还计算 m_axi_rx_tkeep 总线的值，并根据帧的最终字

中的有效字节总数将其呈现给用户应用程序。

影响 Aurora 8B / 10B 内核框架效率的因素有两个：

•框架尺寸

•数据通路的宽度

每个通道每隔 10,000 个字节使用 12 个字节的 CC 序列消耗总通道带宽的大约 0.12％。Aurora

8B / 10B 内核中的所有字节均以双字节代码组发送。 具有偶数字节的极光 8B / 10B 帧具有四个字

节的开销，两个字节用于 SCP（起始帧），两个字节用于 ECP（帧结束）。具有奇数个字节的数据的8B / 10B 帧有五个 字节的开销，四字节的成帧开销加上一个附加字节的 pad 字节。

IP CORE 仅在通道的特定通道中传输帧分隔符。 SCP 仅在最左侧（MSB）的车道中传输，ECP

仅在最右边（LSB）的车道中传输。 最后一个代码组与数据之间的通道中的任何空格与 ECP 代码组填充空闲。 结果是降低了设计的资源成本，牺牲了最小的附加吞吐量成本。 尽管 SCP 和 ECP 可以针对额外的吞吐量进行优化，但是在大多数情况下，由用户用户强加的每个周期限制的单个帧将使得此改进无法使用。下表它显示了 8 字节，4 通道通道的效率，并说明了效率随着通道帧长度的增加而增加。

表显示了在四个通道中传输 256 字节的帧数据时，8 字节的 4 通道通道的开销。 由 于起始和结束字符，结果数据单元长度为 264 字节，并且由于填充通道所需的空闲。 这相当于发射 机的 3.03％的开销。 另外，每隔 10,000 个字节，每个通道上会发生一个 12 字节的时钟补偿序列，这样就增加了一大部分的开销。 接收器可以处理稍微更有效的数据流，因为它不需要任何空闲模式。

当在 Vivado 集成设计环境（IDE）中选择 Little Endian 选项时，s_axi_tx_tkeep 位排序从

MSB 更改为 LSB。