1 數據鏈路層

數據鏈路層包括發送和接收兩個部分，本章主要介紹數據流從進入到發射器的數據鏈路層到從接收器的數據鏈路層出來的所經過的具體處理過程以及涉及到的模塊。

下面的圖21和圖22分別是發送數據鏈路層和接收數據鏈路層的內部結構圖，本章節將從發送鏈路層開始介紹每一個具體模塊的功能，同時由于接收鏈路層中包含的模塊總是發送的模塊的功能是相對的，所以在介紹發送鏈路層中的模塊時，將同時介紹接收部分模塊的功能。

進入鏈路層的數據是在傳輸層映射為數據幀的，進入數據鏈路層的數據以幀為最小單元，而數據鏈路層工作在charcter clock時鐘域，所以在進入數據鏈路層后，farme data 將先經過Frame_to_octet模塊，Frame_to_octet模塊將輸入的數據幀轉換成octet的數據流。

數據流在Scrambler模塊將進行加擾處，加擾的功能是可選擇的。

經過加擾處理的數據流經過alignment_character_generator模塊將進行字節替換，字節替換的目的是為了檢測數據通道數據流是否工作正常。

Mux模塊通過TX_controller模塊選擇需要數據的數據流

數據流在8b/10bcoder模塊中將進行編碼操作，并最終輸出到serdes_tx模塊。

TX_contrller 為數據鏈路層的控制模塊，該模塊通過control interface與上層接口交互控制信息，并對控制信息進行解析，進而控制數據鏈路層的工作流程。

Initial_lane_alignment_sequcence_generator是不同數據通道間的同步序列的生成模塊，該模塊將在系統啟動同步后，產生所需要的同步序列。

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圖21：數據鏈路層發送器的內部結構圖

在接收器部分，數據鏈路層的數據流的具體操作如下：

物理層的serdes模塊將輸入的1bit的串行數據流轉換為10bit并行數據流，并通過特殊的對齊字節完成數據流的對齊，并將對齊完后的數據通過8b/10b進行解碼，并出輸出8bit位寬的octet數據流。

解碼輸出的數據流將通過lane_alignment_buffering_detection_monitoring模塊，該模塊將通過對校準字符在數據幀中的位置，來判斷現階段的數據傳輸不同通道間是否同步。

接下來數據流經過Frame_alignment_detection_monitoring模塊，該模塊也是通過對校準字符在數據幀中的檢測來數據幀是否發生對齊的錯誤。

在經過兩級的對齊檢測后，數據將進入descrambler模塊進行數據的解擾。

解擾后的數據流將通過octet_to_frame模塊從新組合成數據幀，傳輸到數據傳輸層。

圖22：數據鏈路層接收射器的內部結構圖

以上便是系統中數據鏈路層對數據流的控制和處理流程，SystemC的模型中，上述的每一個模塊將有相對應的模型，并且SystemC中模塊的名字將與上述圖中的模塊名稱保持一致。

1.1 RX Controller

Rxcontroller作為數據鏈路成的控制核心，其內部需要完成的工作主要為兩個方面，一方面通過數據接口與上層進行控制數據交換，一方面完成數據鏈路層的工作狀態控制，本章將系統的介紹數據鏈路層的工作狀態控制。

在Rx controller內需要完成的工作包括：code group synchronization、initial frame synchronization，這兩部分表現為兩個狀態機的控制，完成數據流的同步和數據幀的同步。

1.1.1 code group synchronization

code group synchronization的功能在系統上電或者要求系統從新同步時完成數據流的同步，該同步的具體的過程是在serdes的CDR模塊中實現的，完成1bit數據流到10bit的串行轉換。具體的同步細節如下：

在同步要求開始后，接收控制器發送同步請求，此時SYNC信號將保持低電平，發射器在接收到同步請求后，將會發送comma碼：/K/=/K28.5/

接收控制器在接收以下的情況下降釋放同步請求：

Subclass 0 devcies：在接收到4個有效的K碼后，在任何數據幀的邊界釋放同步請求。

Subclass 1和Subclass 2：在接收到4個有效的k碼后，在數據的復幀(mutliframe)的邊界釋放同步請求，也就是將SYNC信號拉高。

在接收到另外4個有效的comma碼后，系統將認為數據code group synchronization完成。

當接收到一個無效的數據時，狀態機將進入檢測模式。

如果在檢測模式中，累積收到3個無效數據時，認為系統未同步。

在檢測模式中，如果檢測到4個正確數據后會認為系統同步正常。

同步請求由接收器通過SYNC信號傳輸到發送器，并且SYNC低電平有效，SYNC信號只有在frame clock 的上升沿才會發送變化，但是也分兩種情況:

Subclass 0:任何frame clock的上升沿

Subclass 1和Subclass 2：任何frame clock 和multiframe clock對齊的上升沿。

SYNC信號的低電平持續時間必須大于5個數據幀或者9個octet的持續時間。