高速接口中的PRBS的设计

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在高速设计中，为了测试高速串行通道传输的误码率，通常通过发送PRBS码来进行测试

原理：用生产函数产生一段随机码流，然后按周期循环。

PRBS码的周期长度与其阶数有关，常用的阶数有7,9,11,15,20,23,31.

对于N阶PRBS码，每个周期的序列长度为2^N-1.

在每个周期内，0和1时随机分布的，并且0和1的个数相等。

连续个1的最大数目为n，连续个0的最大数目为n-1（反转后就是n-1个连续1和n个连续0）。

在对高速信号链路进行误码测试时，基本上都是利用PRBS码流来模拟真实的线网码流环境，因为在线网中，所有的数据都是随机出现的，没有任何规律可言，而PRBS码流在一定程度上具有这种“随机数据”特性，二进制0和1随机出现，其频谱特征与白噪声非常接近。PRBS码流的阶数越高，其包含的码流就越丰富，就越接近真实的线网环境，测试的结果就越准确。

一个PRBS序列可以串/并转换成多路（2、4、8、16.路），每路输出的速率降低，但仍然保持原序列的所有特诊，反之，同一时钟源低速多路（2、4、8、16..路）同一个n数的PRBS可以经并/串转换成高速率的n阶PRBS。

下面采用verilog来设计PRBS模块，可以通过外部参数配置PRBS7, PRBS9, PRBS15, PRBS23, PRBS31,

`timescale 1ns / 1ps

module prbs_gen

parameter PRBS_WIDTH = 32,

parameter PRBS_PATTERN = "prbs7" //prbs7,prbs9.prbs15,prbs23,prbs31

)

(

input sys_clk, //系统时钟

input reset_n, //系统复位

input prbs_en, //enable_prbs

input inser_err,

output [PRBS_WIDTH-1:0] prbs_data //prbs_out

);

reg [PRBS_WIDTH-1:0] prbs_reg;

reg [PRBS_WIDTH-1:0] tx_data;

wire feed_data;

wire [PRBS_WIDTH-1:0] prbs_d;

integer m;

//本原多项式

//prbs7 = 1+x^6+x^7

//prbs9 = 1+x^5+x^9

//prbs15 = 1+x^14+x^15

//prbs23 = 1+x^18+x^23

//prbs31 = 1+x^28+x^31

localparam PRI_MAX_WIDTH = 40;

wire [PRI_MAX_WIDTH-1:0] prbs_pri_val;

reg prbs_en_d0,prbs_en_d1;

assign prbs_pri_val = (PRBS_PATTERN == "prbs7")? 40'b0011000001:

(PRBS_PATTERN == "prbs9")? 40'b1000100001:

(PRBS_PATTERN == "prbs15")? 40'b0000110000__0000000001:

(PRBS_PATTERN == "prbs23")? 40'b0000001000_0100000000_1000100001:

(PRBS_PATTERN == "prbs31")? 40'b0000000010_0100000000_0000000000_0000000001:0011000001;

localparam reset_seed = 40'haa_aaaa_aaaa;

always @(posedge sys_clk or negedge reset_n) begin

if(~reset_n) begin

prbs_en_d0 <= #1 'b0;

prbs_en_d1 <= #1 'b0;

end

else begin

prbs_en_d0 <= #1 prbs_en;

prbs_en_d1 <= #1 prbs_en_d0;

end

always @(posedge sys_clk or negedge reset_n) begin

if(reset_n == 1'b0) begin

prbs_reg <= prbs_pri_val[(PRBS_WIDTH-1):0];

//prbs_reg <= prbs_pri_val[7:0];

end

else if(prbs_en_d1) begin

for(m =1; m< PRBS_WIDTH; m = m+1)

prbs_reg[PRBS_WIDTH-m-1] <= prbs_reg[PRBS_WIDTH-m];

prbs_reg[PRBS_WIDTH-1] <= feed_data;

end

else

prbs_reg[PRBS_WIDTH-1:0] <= prbs_reg[PRBS_WIDTH-1:0];

end

assign prbs_d = prbs_reg & prbs_pri_val[(PRBS_WIDTH-1):0];

assign feed_data = ^prbs_d;

reg inser_err_d0;

reg inser_err_d1;

reg detect_insererr;

always @(posedge sys_clk or negedge reset_n) begin

if(reset_n == 1'b0) begin

tx_data <= reset_seed[PRBS_WIDTH-1:0];

inser_err_d0 <= 1'b0;

inser_err_d1 <= 1'b0;

detect_insererr <= 1'b0;

end

else begin

inser_err_d0 <= inser_err;

inser_err_d1 <= inser_err_d0;

if(inser_err_d0 == 1'b1 && inser_err_d1 == 1'b0)

detect_insererr <= 1'b1;

else

detect_insererr <= 1'b0;

if(detect_insererr == 1'b1)

tx_data <= {~prbs_reg[PRBS_WIDTH-1],prbs_reg[PRBS_WIDTH-2:0]};

else

tx_data <= prbs_reg[PRBS_WIDTH-1:0];

end

assign prbs_data = tx_data;

endmodule

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