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摘要：为了在USB 3．0中实现数据的8 b／10 b编解码，采用了查找表法和组合逻辑相结合的方法，把8b／10b编解码分解成5 b／6 b编解码和3 b／4 b编解码，用Verilog HDL语言实现了算法的描述，并通过了Modelsim仿真，然后在FPGA上实现了具体的硬件电路。采用500 MHz的时钟信号，经过测验满足了USB 3．0的传输速率5 Gb／s。该创新方法使用了少量逻辑，实现了8 b／10 b编解码器，并且满足USB 3．0高速数据传输的要求。
关键词：USB 3．0；8 b／10 b编解码；RTL设计；仿真验证

0 引言
8 b／10 b是目前许多高速串行总线采用的编码机制，如USB 3．0，1394b，Serial ATA，PCI Express，Infini-band，Fiber Channel，RapidIO等总线或网络。8 b／10 b编码方式最初由IBM公司于1983年发明并应用于ESCON(200M互连系统)，发表Al Widmet和Peter Franaszek IBM刊物的“研究与开发”。8 b／10 b编解码之所以能得到广泛的运用，主要有以下优点：采用嵌入式时钟，可保持DC平衡；能够更加有效地检测错误；隔离数据码元和控制码元。

1 USB 3．0中的8 b／10 b编解码原理
在USB 3．0分层结构中，发送端先对数据或者控制字(K)加扰，然后把加扰后的8 b数据编码成10b发送出去；接收端先把接收到的10b数据进行解码得到8 b数据，然后再解扰得到原始数据。
8 b／10 b编码包含对256个数据字符和12个控制字符的编码。数据字符和控制字符分别用Dx，y和Kx，y表示，其中x表示与8 b的低5位(EDCBA)对应的十进制数值；y表示与8 b的高3位(HGF)对应的十进制数值。发送端在编码时，根据编码表将低5位变成6位，高3位变成4位。编码完成后，将10 b的并行字符转换成串行发送出去。接收端在解码时先进行串并转换得到10 b字符，再将该字符分解成6 b和4 b，根据相应编码表看是否有效，最后完成解码。编解码转换流程如图1所示。

不平衡度disp(disparity)表示编码后1个码字中“1”数目与“0”的数目差。“1”用+1表示，“0”用-1表示，码字中的所有“+1”与“-1”之和就是disp。8 b／10 b编码的disp取3种状态：“+2”(6个1与4个0)，“0”(5个0与5个1)，“-2”(6个0与4个1)。而运行不一致RD(Running Disparity)是一个二进制参数，只有正、负2种状态，用于编码模式控制。在8 b／10 b编码表中，10 b字符分为2种码表(RD-和RD+)。编码过程中，通过对RD值正负的判断来选择对应码表，如果当前RD为负(RD-)，编码器会在RD-编码表中选择对应值输出，并且检测对应输出的10 b值的disp，如果disp=0，则RD不变保持RD-，否则RD值变为RD+；如果当前RD为正(RD+)，则在RD+编码表中选择对应值输出，并且检测输出值对应的disp，如果disp=0，则RD不变保持RD+，否则RD变为负RD-。总之，在disp为正或者负时，RD发生交替变换，这种方法是为了使0和1分布更均匀，减小差分信号的直流分量。

关键词： USB3 10b 编解码器