各人好，我们专栏的名字起名信号常识局，本意是跟各人闲来无事交换交换各类信号相关的问题，因为只要涉及到信息的传递，就涉及到了信号。
往大了说呢，从海上忽明忽暗的灯塔，到随意用声音仍是手电筒打出来的SOS 求救信号，那些也都是在传递信息，以至涉及到了编码。不外我们今天不扯那么远，就说说硬件工程师总会碰着的高速串行信号，Serdes.
若是你是一个搞通信的开发工程师，不论是硬件的仍是驱动的，对那个必定是很熟悉了；若是你是搞汽车电子的，可能相对来说目生一点，但是不妨，跟着车上的信号速度越来越高，很快你就需要领会它了；若是是搞主动驾驶的硬件设想，然后你还不是很熟悉，那么那个工具越快领会越好。
一般来说Serdes相关的高速信号问题，都归类到信号完好性，但是传统的信号完好性的常识讲的又都是侧重电路设想，而我们今天要说的重点可能在发送和领受端的平衡手艺，更侧重如今的应用。
一 什么是SerDes
SERDES是英文SERializer(串行器)/DESerializer(解串器)的简称 ，为什么那个词能成为一个专门的称号呢？那个要从硬件信号的开展来说。最起头的高速信号传输效率提拔，必然是从在同样的时钟频次下，多加数据线的来实现的，那就是并行信号，好比以前的DDR（之所以说以前的，是因为DDR5已经在增加一些串行手艺进去了），MII，GMII ，等；
系统同步和源同步
在SerDes流行之前,芯片之间的互联通过系统同步或者源同步的并行接口传输数据。
GMII接口
GMII 接口，8个发送数据，8个领受数据，125M时钟实现1G的信号传输。（现实上RGMII就是GMII的串行化，把串并转换做在了芯片内部）。
但是，跟着信号传输的数据量和速度越来越高，并行信号受限数据和时钟信号skew ，时钟周期颤动，同步开关噪声等（测试过DDR信号的工程师应该不目生），信号速度很难提拔。DDR是个还在对峙的破例，领会的同窗也能够晓得DDR提拔的艰苦。
后来手艺开展出了CDR,能从数据中恢复出时钟，那就太便利了。SerDes在领受端集成了CDR(Clock Data Recovery)电路，操纵CDR从数据的边缘信息中抽取时钟，并找到更优的采样位置。SerDes不传送时钟信号，那也是SerDes最出格的处所，SerDes接纳差分体例传送数据。
SerDes 接口
比拟源同步接口，SerDes的次要特点包罗:
1 在数据线中时钟内嵌,不需要传送时钟信号。
2 通过加重/平衡手艺能够实现高速长间隔传输，如背板。
3 利用了较少的芯片引脚.
良多接触Serdes的工程师，城市被各类加重/平衡手艺搞晕，哪些是发送端的，哪些是领受端的，若何实现的？
二 SerDes 手艺框图
典型的SerDes模块
从上面的图中我们能够看到，信号在芯片内部颠末一个并转串，然后是FFE 平衡器，Driver 发送进来，领受端有DFE,CDR 串转并。两个问题来了，没接触过的会问，那些都是什么意思？接触过的问，预加重呢？不妨 ，我们分为发送端和领受端，别离来说。
三 发送端平衡手艺
因为串行信号速度太高，必需有信号平衡Equalizer手艺来包管信号完好性。
FFE（Feed Forward Equalization前向反应平衡）
发送侧平衡器设想为一个高通滤波器(HPF), 目的是让抵达领受端的信号为一个清洁的信号，那就是FFE。FFE的实现体例有良多，一个典型的例子如图：
三阶FFE
其实FFE 是一个比力偏数学或者说是频域的概念，详细到电路条理，从时域信号来看，一般又叫加重器(emphasis)。加重分为去加重(de-emphasis)和预加重(pre-emphasis)。De-emphasis 降低差分信号的摆幅(swing)。Pre-emphasis增加差分信号的摆幅。、因为目前芯片都需要逃求降低功耗，所以大部门利用de-emphasis的体例，加重越强，信号的均匀幅度会越小。
预加重
去加重
若是你用过博通的芯片，那么那部门可能会叫做：pre cursor/ post cursor，并且新的手艺会有良多阶，通过各类调，你才气调出一个契合标准要求的眼图。
发送端平衡器也就是说FFE的大要效果是什么样子呢？前面说过，频域上讲，FFE相当于一个高通滤波器，调理滤波器的系数能够改动滤波器的频响，以抵偿差别的信道特征，一般能够动态设置装备摆设。以10Gbps线速度为例，图为FFE频次响应演示。能够看到，关于C0=0,C1=1.0,C2=-0.25的设置装备摆设，5GHz处高频增益比低频区域超出跨越4dB，从而抵偿信道对高频频谱的衰减（高频衰减大）。（习惯看示波器的同窗，边缘的上升就是对高频的增益加大，去加重和预加重的效果不异，只是信号摆幅一个小一个大）
频响曲线
关于一个 0000 0000 1000 0111 1011 1100 00 的10Gbps速度信号，我们来看下他在3阶FFE的调整下是若何变革的。
FFE input
C0=0.125 C1 =1.0 C2=-0.25
从图中能够看到，高频部门得到加强，低频部门压低，颠末信道之后，能够想象领受端可能会是一个0.8摆布的眼图（高频衰减多，低频衰削减）。所以，若是你拿高速示波器在发送端测试眼图，大都会一个翘的眼图：
那个用的预加重
关于眼图呢，完全能够别的在开一个话题，有感兴趣的伴侣，我们能够以后写一下。以下两个图借用说一下去加重的效果。
没有加发送平衡，眼睛睁开小
加了去加重，更大摆幅小了，但是眼睛睁的大了，好
再举一个例子，无FFE平衡时发送波形和领受眼图如下：
借用一博科技的图，他们在信号完好性方面积累良多
实时示波器波形
再来看加了平衡的效果
眼睛睁开了
留意0电平门限的值纷歧样，那跟后面领受端的处置有关
很显然，有了平衡手艺之后，高速信号的传输就能撑持更高速度，更远间隔了。
好了，发送端的平衡手艺就介绍到那。原来想一次把发送和领受都介绍了，但是时间有限，改天有时间再写领受端的手艺，也是重头，CDR ,DFE, CTLE 啥的。
本文的图片良多借用了网上一个《SerDes 详解》的文章，源出处不详了，写的十分好，我把此中一些明显的小错误给改了下，以便理解。还有一博科技和其他处所的图片，一并感激！ 原做者若有定见请间接指出，多谢！
