PRBS码介绍

说明

PRBS码，全称为伪随机二进制序列（Pseudo-Random Binary Sequence），是一种在数字通信、测试和数字信号处理等领域中广泛应用的信号编码方式。以下是对PRBS码的详细介绍：

定义与特点：
- PRBS码是一种由数字序列组成的信号，它在统计特性上类似于随机信号，但实际上是由特定的算法生成的确定性序列。
- PRBS码的主要特点是其伪随机性，即数据流在一个周期内是随机的，但整个数据流却是循环出现的。
分类与阶数：
- PRBS码常用的阶数有7、9、11、15、20、23、31等，对应的码型分别为PRBS7、PRBS9、PRBS11等。
- 不同的阶数对应不同的码型，具有不同的统计特性和应用场景。
生成原理：
- PRBS码通常由线性反馈移位寄存器（LFSR）和异或电路组成，通过特定的算法生成。
- 在PRBS码中，有三个核心名词：LFSR（线性反馈移位寄存器）、Tap（抽头）和Seed（随机码种子）。LFSR用于进行移位操作，Tap指定进行逻辑运算的寄存器数据位，Seed是生成PRBS码时的初始值。
应用领域：
- PRBS码在通信、测试和数字信号处理等领域中有着广泛的应用。
- 它常被用作测试模式或用于伪装数据，以评估系统的性能、检测错误或进行其他分析。
- 在数字通信中，PRBS码常用于高速数字通信链路的仿真和测试，用来模拟真实的数据流。
优缺点：
- 优点：PRBS码具有较好的随机性和稳定性，方便对传输链路进行测试和检测。
- 缺点：由于PRBS码是通过算法生成的，因此在一定周期内会重复出现，可能在一些需要长时间传输数据的场景中出现问题。此外，PRBS码在传输过程中也容易受到噪声和干扰的影响，导致误码率的增加。
码长与统计特性：
- PRBS码的码长通常为2^n-1位（n为寄存器的长度），其中包含等量的‘0’和‘1’（或接近等量）。
- 例如，PRBS7的码长为127位，其中包含64个‘1’和63个‘0’。
生成方法：
- PRBS码可以通过PRBS码形发生器生成，该发生器通常基于特定的本原多项式进行配置。
- 本原多项式决定了PRBS码的生成方式和统计特性。

PRBS数据码型生成器和检查器

使用 Cyclone® 10 GXPRBS生成器和检查器模拟流量并轻松分析高速链路的特征，且无需完全实现任何上层协议堆栈层。 PRBS生成器生成一种自对齐码型，并包括独特序列的已知数量。由于PRBS码型由Linear Feedback Shift Register（LFSR，线性反馈移位寄存器）生成，因此可从上一码型中确定下一码型。PRBS检查器接收到接收码型的一部分后，可生成下个位序列，以验证下一数据序列是否正确。

Standard和Enhanced数据路径间共享PRBS生成器和检查器。因而，只有一组控制信号和寄存器。来自各PCS和共享PRBS生成器的数据线在发送到PMA之前为MUX。使能PRBS生成器后，选择PRBS数据线上的数据被发送到PMA。PCS中的数据或PRBS生成器中生成的数据可在任何时候被发送到PMA。

PRBS生成器和检查器可配置成两种宽度的PCS-PMA接口：10位和64位。PRBS9适用于10-bit和64-bitPCS-PMA宽度。所有其它PRBS码型仅适用于64-bitPCS-PMA宽度。仅当PCS-PMA接口宽度配置成10位或64位才能使用PRBS生成器和检查器码型。对于任何其他PCS-PMA宽度，为确保对PRBS模块提供正确的时钟，使用PRBS生成器和检查器之前，必须将宽度重配置成10位或64位。例如，当收发器配置成20位PCS/PMA接口时，必须在设置PRBS生成器和检查器之前，先将PCS-PMA宽度重配置到10位。PRBS设置将不会自动更改PCS/PMA宽度。

PRBS9的10位PCS-PMA宽度适用于较低频率的测试。基于数据速率，可以在10位或64位宽度中配置PRBS9。FPGA架构-PCS接口必须运行于建议的FPGA核速度范围。因此，必须以两种位宽度模式的其中一种配置PRBS9，从而使FPGA架构-PCS接口并行时钟运行于此操作范围。

实例：