目錄
第一章 內容梗概.
第二章 8b/10b編碼是什麼
第三章 8b/10b編碼的作用
第四章 8b/10b編碼的實現機制.
第五章 總結
隨著高速序列通訊的應用愈發廣泛，作為高速序列通訊重要內容的8b/10b編碼也成了我們需要了解學習的內容，因為只有熟悉了8b/10b編碼才能正確的理一些解高速序列傳輸機制，要不然會有好多問號徘徊在腦袋裡，對此我深有感觸。
要想真正理解8b/10b編碼，就要知其所以然，這樣是亙古不變的道理，為此我做了如下的內容安排：
第二章：8b/10b編碼是什麼？知道它是誰家的孩子，也就大體知道它是幹什麼的了
第三章：了解 8b/10b編碼的作用，這也是它誕生的初衷，存在的意義。了解其作用，不僅是了解其作用，當我們緊抓其目的，也就能對其實現方式有了生層次的理解。
第四章：了解8b/10b編碼是如何實現的以及背後的考量。
第二章 8b/10b編碼是什麼
何為編碼，編碼就是資訊從一種形式或格式轉換為另一種形式的過程，例如用1表示3.3v，再例如我們熟知的ascii碼都是編碼。8b/10b編碼也是一種編碼，我們可以簡單的理解為用乙個位寬10bit的資料來表示乙個位寬為8bit資料的編碼方式，但這種理解是直觀的感受，更是粗淺的解釋。
8b/10b編碼其實不僅提供給我們將8bit資料用10bit表示這樣一種編碼方式，更重要的是為我們高速序列傳輸提供了一種鏈路控制方式，因為它是一種通道編碼技術。
這裡又涉及到一共新的名詞，通道編碼。通道編碼是一門學科，代表人物有夏農前輩、漢明碼的發明人hamming等，編碼技術也是不勝列舉，曼切斯特編碼、卷積碼以及我們要說的8b/10b編碼等等。通道編碼又稱之為線路編碼，還可以稱之為差錯控制編碼，其目的就是消除訊號在傳輸過程中的干擾，讓訊號更乾淨，接收端能夠準確的解析出來。所以8b/10b編碼就是為實現上述目的所提供的一種編碼方式。
第三章 8b/10b編碼的作用
高速序列通訊的實現有這樣兩個難點，一是如何保證資料在傳輸中的質量，二是接收端如何從01中將資料恢復出來。當然，完成這項任務不是8b/10b編碼一人就可以解決的，需要群策群力。
8b/10b編碼的主要貢獻有兩個方面，一是盡可能的保證序列資料流中的0和1平衡，二是提供控制字元。下面我們就從這兩個方面來展開闡述。
保證0、1平衡，也就是0和1的個數差不多，再換句話說就是高電平和低電平的持續時間差不多。這是種說法很不專業哈，專用的說法叫直流平衡或者說dc平衡。為什麼需要dc平衡呢，這和高速序列通訊物理實現方式有關。
對於高速訊號的處理，可以使用直流耦合和交流耦合，對於高速序列通訊，若要實現遠距離通訊或者光通訊，則只能使用交流耦合的方式。例如xilinx的高速序列通訊模組gtp、gtx等，都有模擬前端afe，就是電流模式高速輸入差分緩衝器，如下圖所示。
我們曉得電容特性是「隔直通交」，如果資料流中長時間沒有電平翻轉，那麼必然會將其視為直流被阻斷造成極性偏差，也就是電勢差不滿足高低電平的判斷閾值，進而造成對接收電平訊號的誤判，進而導致接收資料出錯，如下圖所示。
看到這裡有沒有意識到8b/10b編碼的目的了？
如果是8bit資料，必然會出現全是0全是1的情況，而如果出現連續5個「1」或5個「0」，則會導致dc不平衡。所以我們要對這8bit資料進行編碼，換一種方式，這種方式既能表示出8bit數所表示的數值，又能保證0和1不會長時間沒有翻轉，所以8b/10b編碼應運而生。我們從10bit中挑出一些0和1差不多的來表示這256個資料，自然就能保證直流平衡。
這裡，可能有個疑問，為什麼要用10bit，而不是9bit或是11bit，因為這時在提高傳輸效率和保證傳輸質量間的最優解，可以體會下~
但凡接觸序列通訊的朋友，相比都知道k碼，用來實現據對齊到位元組/字、通道繫結等功能。記得在學習初期，看到使用者介面會在空閒時候發「bc」，當時我想破腦袋也沒想明白一件事，接收端是如何區分k碼和資料的。因為資料報裡也有bc這個值呀？之所以產生這樣的疑惑，是因為我簡單的把8b/10b編碼理解成給8bit資料填上2bit組成10bit數了。而實際不是填上，是從10bit這樣1024個數裡面挑出256個表示8bit資料，又從這1024個挑出12個來表示k碼。所以8b/10b編碼分為資料字元和控制字元兩類，通過這兩種型別資料的組合，我們就能從序列資料中將資料恢復出來。
另外，8b/10b編碼還有很多好處，例如有助於時鐘恢復，接收端需要根據我們傳送的資料通過cdr把時鐘恢復出來，只有提供足夠的電平翻轉，也能恢復出來也不至於pll失鎖。還能具有簡單的糾錯功能，如果檢出10bit數不少標誌規定編碼，則表示邊界未對其或資料存在問題。
本章來闡述下將8bit轉換為10bit編碼是如何實現的，轉換的目的是保證dc平衡，所有用10bit表示8bit的原則也是盡可能的從1024個裡面挑選出0和1差不多的，而且是01交替差不多的。但即便是1024個資料，0和1差不多且分布均勻的，也是少之又少，那我們怎麼實現呢？
ibm公司的al widmer和peterfranaszek為我們指定了編碼準則，首先將8bit原始資料差分兩個部分，低5bit是一組，可設為edcba，其值用x表示，x是十進位制數，高3bit作為一組，可設為hgf，其值用y表示，y也是十進位制數。我們如果表示的是資料，則用「d」表示，所以資料字元就可以表示為dx.y，例如十進位制40，則表示d2.8。控制字元是用k表示，我們稱之為k碼，或叫「comma」，其表示方法和資料字元方法一樣，即kx.y，例如我們比較常見的k28.5、k28.7。
可能有人問，為什麼要拆分5bit和3bit表示呢？因為1024個數還是太少，不拆分無法提供如此多的滿足條件的數，但要在保證dc平衡的前提下盡可能的提高傳輸速率，所以就得在設計上多花些心思了。
可能又有人會問，為什麼要拆分5bit和3bit就能保證dc平衡呢？上文我們提到，如果出現連續5個1或0就會造成極性偏差，而序列資料只有0和1。所以我們不僅要保證本組編碼後的10bit數沒有連續這麼多0或1，也要保住和上一組連在一起沒有這麼多0或1。採用這樣「小資料段」的編碼方式對硬體來講更好實現，我們從6bit挑出不超過5個連續0和1的，從4bit資料挑出不超過3個連續0和1的，讓它組合起來更有利於我們實現上述目的。那麼，它們是怎麼組合呢？保證組合起來沒有超過連續個0或1，我們先看下圖，這是3b/4b和5b/6b的編碼表
我們可以看到有些數不止有一種編碼方式，而且還有「rd=-1」和「rd=+1」這的標識，這是什麼意思呢？
這又引入了乙個新的名詞，叫做「rd」，全稱running disparity，叫做執行不一致性，也就是我們上文提到的極性偏差。這個用來衡量編碼資料的不平衡度，所謂的不平衡度就是編碼資料中「1」的個數減去「0」的個數後的差值，如果是整數，成為極性為正的編碼資料，也就是「rd=+1」，反之「rd=-1」。如果0和1一樣多，則分三種情況，例如「111000」、「1100」為正極性，「000111」「0011」為負極性，其他情況為中性。
這裡有朋友可能疑惑，是不是說反了，上表中「rd=-1」的明明是1比0多呀？！沒有說反，我們看rd這一欄的左邊對應的是「input」，也就是說輸入如果是「rd=+1」，那麼就要選擇0比1多的，這就揭示了為什麼要分正、負、中極性、3b/4b和5b/6b的組合方式以及上組編碼與下組編碼的規律。
舉例來說，例如8b的「0」，如果6b編碼0是「100111」那麼4b編碼選什麼呢？當然是「0100」更好了，雖說選哪個都沒有連續5個0和1，但明顯「0100」更均衡，例如d7.4，如果選錯就造成了5個0了。所以雖說對0的編碼有4種組合，實際上只有兩組可用的，而這就是極性平衡的要求。如下圖就是部分編碼組合出來的結果
這裡有區分了兩組情況，「rd-」和「rd+」，這和6b、4b組合一樣，如果本組是rd-，那麼下組選擇rd+，當然也有種情況，就是6b和4b編碼中0和1的個數一樣多，如下圖，那麼選那組就無所謂了。
現在有沒有感覺出這個「rd」的作用，就是方便我們進行資料流極性的控制，6b是r-，那麼4b就選r+，上組是r-，那麼下組就選r+。這裡有一點還需要注意，上表中的「-1」不是0比1多1個，而是表示一種狀態，無論是6b、4b還是10b，都不可能出現0和1之間差乙個，只會出現多兩個、少兩個和一樣多。如果出現其他情況，則說明是有問題的。
接下來我們簡單說下k碼，也就是控制碼，有的地方稱之為「逗號」或者「comma」。如下圖所示12個k碼，我們可以用它表示不同的狀態
如下圖所示，在資料流中不同的k碼充當不同的角色，在資料恢復時，我們可以通過尋找k28.7來實現位元組對齊，識別到k28.1準備接收資料，並在這不同階段可以產生不同的狀態訊號。
8b/10b編碼的機制介紹完了，如何進行程式設計就不贅述了，而且現在很多硬核都實現了該功能，無需我們去敲**。
當我學習完8b/10b編碼後，不得不佩服前輩大牛們的智慧型，通過如此巧妙的方式就解決了高速序列通訊中的諸多問題。
其實在我工作中，8b/10b編碼用的不是很多，但依舊可以從中學到很多。
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