18bit serdes design guide

The DS92LV18 and SCAN921821 are members of National’s robust and easyto- use Bus LVDS serializer/deserializer (SerDes) family already popular in a wide variety of telecom, datacom, industrial, and commercial backplane/cable interconnect applications. They are similar to the original 10- and 16- bit Bus LVDS SerDes products, but provide a wider, 18-bit data bus payload to support not only byte-oriented data but also carry other information such as parity, frame, control, status, sync, low frequency bus or clock signals, etc. The DS92LV18 and SCAN921821 are very flexible and performs over a wide, 15 - 66 MHz frequency range. Both the transmit clock and receiver reference clock have high jitter tolerance, allowing the use of low cost clock sources. The DS92LV18 serializer and deserializer sections are fully independent and can be operated at different frequencies. This is useful when upstream and downstream rates are not balanced. The SCAN921821 is a dual transmitter that features programmable pre-emphasis to drive long cables . The DS92LV18 receiver locks to random data, eliminating the need to interrupt normal traffic with PLL training patterns after hot plug events. The usual lossof- lock feedback path from receiver to transmitter is also not required. Line and local loopback test modes allow the designer to segregate portions of the system to facilitate system diagnostics. ### 18位SerDes设计指南关键知识点 #### 一、引言与产品概述 - **产品背景**：DS92LV18 和 SCAN921821 是美国国家半导体公司（National Semiconductor）推出的一系列高可靠性和易于使用的Bus LVDS (Low Voltage Differential Signaling) 序列化/反序列化 (SerDes) 产品的成员之一。这些产品因其在电信、数据通信、工业及商业背板/电缆互连应用中的广泛应用而受到青睐。 - **主要特点**： - 支持18位数据总线负载，不仅能够处理字节对齐的数据，还能携带其他信息如奇偶校验、帧控制、状态、同步信号等。 - 提供15-66MHz宽频率范围的支持。 - 具有高容错性，允许使用低成本时钟源。 - 传输和接收时钟独立运作，适用于不平衡的上下行速率场景。 - SCAN921821支持双通道发射器，并具备可编程预加重功能，适用于长距离电缆驱动。 - DS92LV18的接收器能够锁定随机数据，无需中断正常流量进行PLL训练模式。 #### 二、架构与技术细节 - **Bus LVDS SerDes 架构**：Bus LVDS SerDes 的架构是与主要电信客户合作开发的，旨在提供不同于常见的8b/10b数据通信SerDes芯片组的特性。与8b/10b编码将每个字节重新编码为一个新的10位代码不同，Bus LVDS SerDes编码方案将每个数据帧作为原始的18位数据传输，从而减少了额外的编码开销。 #### 三、应用场景与优势 - **电信、数据通信**：适用于电信网络设备内部的数据传输，如路由器、交换机等，提供高效的数据处理能力。 - **工业应用**：用于工业控制系统中，确保数据传输的稳定性和可靠性。 - **商业应用**：适用于商业领域的高速数据传输需求，如数据中心内部连接等。 - **优势**：简化了设计复杂度，提高了系统效率，同时保持了良好的兼容性和扩展性。 #### 四、性能参数 - **工作频率范围**：15-66MHz，满足不同应用场景的需求。 - **时钟容错**：具有高容错性，可以使用低成本的时钟源。 - **独立时钟操作**：发射和接收时钟可以独立工作，适应不同上下行速率的情况。 - **双通道发射器**：SCAN921821支持双通道发射，可用于驱动长电缆。 #### 五、设计指南 - **总线拓扑结构**：介绍了适用于不同场景的总线拓扑结构，包括星型、环形等。 - **背板设计**：提供了背板设计的建议，确保信号完整性。 - **PCB设计推荐**：给出了印制电路板(PCB)设计的最佳实践，包括布局、走线等。 - **电缆与连接器**：讨论了电缆选择与连接器类型的考虑因素。 - **电源与接地**：强调了电源和接地设计的重要性及其对信号质量的影响。 - **时钟管理**：阐述了时钟分配和管理策略，以减少时钟抖动和噪声。 - **输入输出端口设计**：提供了输入输出端口的设计指导。 - **评估与测试**：给出了评估DS92LV18的方法以及如何进行回环测试。 - **随机数据与同步模式**：对比了随机数据锁定与同步模式的区别，以及各自的适用场景。 - **互连抖动预算**：分析了互连过程中可能产生的抖动，并给出了预算规划。 - **故障排查**：提供了一套完整的故障排查流程和技巧。 #### 六、总结 - DS92LV18 和 SCAN921821 系列Bus LVDS SerDes 产品为设计人员提供了灵活且易于使用的解决方案，适用于多种应用场景。其独特的设计使得即使是在复杂的网络环境中也能实现高效的数据传输，同时降低了设计复杂度和成本。通过遵循所提供的设计指南，可以最大限度地发挥这些产品的性能，确保系统的可靠性和稳定性。