复杂接口的基础知识点——OSI七层模型、Serdes技术和数据校验

我个人把FPGA设计中会接触到的接口分为三大类：简单接口，一般接口和复杂接口。所谓简单接口是指的协议规则较简单的串行接口，比如SPI、UART、IIC等，这类接口我们可以自己编写代码来实现（当然也可以用IP核）。一般接口是指的协议规则较为复杂的并行接口，比如AXI、PCI、DDR等，我们可能理解起来还算容易，但是要自己编代码来实现，那就不容易了，一般实现就用IP核。复杂接口是指的数据传输通过协议包来完成的、协议规则复杂的通过差分信号传输的高速串行接口，比如PCIe、以太网、USB、CAN等，这些接口协议让我们理解它们的规则就存在着难度，如果还能自己编代码实现出来，那必然是技术大牛了，所以我们一般也是用IP核来实现（其实这类接口的IP核的使用方法都挺复杂的…）。

事实上，从总线技术的发展历史我们也可以看出，设备间的通信最开始就是用的简单串行接口，后来随着数据量和速度的逐步提高，就发展出了并行接口，再后来数据量和速度进一步提高，并行接口的很多问题暴露出来（比如并行线太多导致布线灾难，每条线的延迟不一样，时钟偏移等），于是又回到串行接口，只是这时的串行接口就属于复杂的高速串行接口了。高速串行接口的共同特点是差分信号传输、协议分层、使用协议包传输数据、使用一定的规则来保证数据的可靠性。因此，在具体讲复杂接口之前，我想先简单介绍三个基础知识点，OSI七层模型、Serdes技术和数据校验技术，这同时也是十分重要的设计思想。文中Serdes部分参考自