让我们来搞清楚8b/10b编码到底是怎么回事吧

前言：很多知识我们往往只是了解了皮毛，不知道它为什么产生，更不清楚它深层的应用，很多人半瓶水晃荡，而这正是我最厌恶的，对于8B/10B编码这个知识点我就来扯开它的神秘面纱。

8b/10b的由来：

8B/10b编码也叫做8字节/10字节，是目前高速串行通信中经常用到的一种编码方式，该编码方式最初是由IBM公司在1983年发明并应用于ESCON[200M互联系统]，由AI widmer和Peter Franaszek在IBM的刊物“研究与开发”上提出。

8b/10b提出原因：

高速串行信号为啥要编码？它本身的码型有什么不好的地方吗？那么就用下面的图来解释一下为什么？

单看这个图大家可能还是不太明白为啥，解释一下，由于串行电路通常采用交流耦合的方式（串接电容）我们知道理想电容的阻抗公式 $Zc=\frac{1}{2pif*C}$ ，通过这个公式可以知道，频率f越高，阻抗越低，反之，频率越低，阻抗越高。因此上图中的情况，当码型是高频的时候，基本可以不损耗的传输过去，但是当码型为连续的0或者1的时候，电容的损耗就很大，导致幅度不断降低，最严重的后果就是无法识别到底是0还是1，因此8b/10b编码就是为了尽量把低频的码型优化成较高频率的码型，从而降低阻抗带来的损耗。明白为什么要搞8B10B编码了吧，嘿嘿嘿。

8b/10b编码算法：

8b/10编码的特性就是保证DC平衡——直流平衡，这是啥？怎么听起来这么高端，其实就是串行数据中连续出现的1/0达到一个平衡均匀的状态，没啥牛逼的一个东西。

8b/10b编码将串行的数据以8bit为一个单位进行编码处理得到一个10bit的数据，具体怎么操作呢，假设原始8位数据从高到低用HGFEDCBA表示，将8位数据分成高3位HGF和低5位EDCBA两个子组。经过5B/6B编码，将低5位EDCBA映射成abcdei；高3位经过3B/4B编码，映射成fghj，最后合成abcdeifghj发送。

如下图中所示：

而关于上图人家已经把这张图表格化了，网络上有很多关于8b/10b编码的博客，上来就丢一张表给你，看不懂啊，里面乱七八糟都是些什么东西，而博主往往自己也没有真正的理解，加上一堆莫能两可的文字描述让读者看了更晕。那么关于这张表我就来好好捋一捋它！

问：表里面的D.x.x是什么？

答：将低5位EDCBA按其十进制数值记为x，将高3位按其十进制数值记为y，将原始8bit数据记为D.x.y。

举个例子：8bit数“100 11001”，即十进制数181，按照3/5的划分原则x=11001（25），y=100（4），所示这个数被表示为D.25.4

所以上面的表中最大是D.31，下面的表中最大是D.x.7

问：8bit的数据0,1的组合有256种，10bit的数据0,1组合有1024种，这个是怎么对应的？

答：这个问题很好，1024种组合里，8b/10b编码选择了256种0和1尽量保持均匀的组合，列在表里了。

问：表头的RD是什么意思呀？怎么还有+/-，对应的数也不一样。

答：我先翻译一下：RD：running disparity 直译“运行不一致性”，也翻译成“极性偏差”（running disparity，RD），RD是对编码后的数据流Disparity的一个统计，+1用来表示1比0多，-1用来表示0比1多，-1是它的初始化状态。

还要说一个概念：Disparity，这个玩意表示编码后的码型数据中“1”的个数与“0”的个数的差值。由表1，表2的编码规则可知：Dirparity的取值只有“+2”（“0”比“1”多两个）、“0”（“0”和“1”数量相等）和“-2”（“0”比“1”少两个）三种可能。编码中“1”和“0”数量相等的码字称为“完美平衡码”。

那定义+-RD有什么意义呢？+/-RD代表着同一个码型的两种编码方式。再举个例子比如：在表1中，对于D.x.4（100），其对应的4B码字有两种：1101和0010，若此时RD为负，则取1100作为其对应的4B码字作为输出，同时检验此时的编码是否为完美编码，如果是完美编码，则保持RD的极性不变；否则改变RD的极性。通过控制RD的极性，同时在编码时根据RD的极性选择相对应的编码值，使得编码后的数据流有更好的直流平衡特性，达到我们的缓解长“0”或长“1”的目的。

如下图：

问：怎么表里面还有一个D.x.P7，D.x.A7呢，这是啥呀？

答：对于D.x.7† ，当和5B/6B组合时D.x.P7和D.x.A7编码必须选择一个来避免连续的5个0或1。

具体怎么选择呢，是有规则的：

D.x.A7用在：x=17 x=18 x=20当RD=-1时；

x=11 x=13 x=14 当RD=+1时。

其他情况下x.A7码不能被使用

问：怎么表里面D.23，D.27，D.29，D.30后面带个 † 呢，这是啥呀？

答：和上面D.x.P7†一样，它有自己的特殊配对规则，当x=23 x=27 x=29 x=30时，3b/4b这边使用K.x.7进行编码。

问：怎么表里还有个K.28呢？这是干啥的呀？

答：K.28用于和带‡ 的候补编码作为“逗号码”来保证数据流中的唯一性，如K.28.1 K.28.5 K.28.7等。

逗号码：

上面我们提到的“逗号码”，其实都是当初在规划8B/10B编码机制的时候，所谓的控制代码（Control Characters）的其中之一。8B/10B标准中使用了12个特殊的控制代码，他们能在数据中被发送，还可以组合成各种“原语”。

† 在控制代码中，K.28.1 K.28.5 K.28.7 是逗号序列，逗号序列是用来校准用的，如果K.28.7没有被使用，序列0011111 或者 1100000 是不会出现在任何编码中的。

‡ 在实际编码中如果K.28.7可以被使用，一种更复杂的校准规范需要†被使用，它们能组合成各种“原语”，在任何情况下多个K.28.7序列不允许被同时使用，它将导致不可探测的逗号序列。

PS:本篇博客的完成借鉴了一下几位博主的博文，特此感谢！

8B/10B编码_yundanfengqing_nuc的博客-CSDN博客_8b10b编码

(1条消息) 8B/10B编码基本原理_你看不到我在伤心的博客-CSDN博客_8b10b编码

高速信号编码之8B/10B (sohu.com)

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