之前一直在講高速串行的協(xié)議，MAC，PHY，PMD層，PMA層嗎，PCS層。。。看大家回答的數(shù)量也不是很多，弱弱的問一句大家都消化了嗎？的確，講到各個(gè)層的功能，數(shù)據(jù)在芯片內(nèi)部如何去運(yùn)作協(xié)調(diào)這方面的確有點(diǎn)高深。其實(shí)坦白說哈，作為同組的一員，我也對(duì)上面的文章和劉工深感佩服（點(diǎn)贊點(diǎn)贊）。既然上層的東西不那么好理解的話，我們還是說回點(diǎn)接地氣的吧。我們知道，無(wú)論上層如何運(yùn)作，最終還是要去到物理層上面去，最終我們的數(shù)據(jù)就在上面?zhèn)鬏敚鴤鬏數(shù)姆绞骄褪歉鞣N不同速率的碼型。從本期開始，我們將介紹下關(guān)于碼型的一些東西。

PRBS：Pseudo-Random Binary Sequence，中文翻譯叫做偽隨機(jī)二進(jìn)制序列，江湖人簡(jiǎn)稱它為偽隨機(jī)碼。做過測(cè)試的朋友們都應(yīng)該特別熟悉，就是使用PRBS這種偽隨機(jī)碼進(jìn)行高速串行通道的測(cè)試，主要是測(cè)試誤碼率的情況，例如我們常用的一些協(xié)議，PCIE，USB，以太網(wǎng)或者下圖的光模塊的測(cè)試等等……

當(dāng)然我們信號(hào)高速串行信號(hào)仿真的時(shí)候，也會(huì)有各種prbs碼型進(jìn)行，一個(gè)10G-SFP+光模塊PCB通道的仿真模型如下：

為什么業(yè)界公認(rèn)選擇這種prbs碼型進(jìn)行測(cè)試（仿真）呢？主要原因是這種碼型與真實(shí)鏈路的數(shù)據(jù)傳輸情況非常接近。因?yàn)樵谡鎸?shí)情況中，所以的數(shù)據(jù)組合都是隨機(jī)出現(xiàn)的，沒有任何規(guī)律可言。 而PRBS 的碼流在很大程度上具有這種“隨機(jī)數(shù)據(jù)”的特性，“0”和“1”隨機(jī)出現(xiàn)，這種碼流的頻譜特征和白噪聲非常接近，所謂“白噪聲”就是在一個(gè)比較寬的頻域里功率密度譜均勻分布，也就是所有的頻率都具有相同的能量，因此該碼型能夠模擬各種不同頻率數(shù)據(jù)組成的情況，使測(cè)試更符合真實(shí)的情況。

那prbs這種隨機(jī)碼真的就是沒有任何規(guī)律的嗎？？當(dāng)然不是，不然的話為什么還要分prbs1-31那么多種呢。之所以要叫偽隨機(jī)碼，其實(shí)就是碼流在周期內(nèi)部是隨機(jī)的，但是在各個(gè)周期里面又是完全相同的。咋一看，好像說了等于沒有，大家可能有疑問，在周期內(nèi)部是隨機(jī)的，那不還是隨機(jī)嘛？其實(shí)這個(gè)隨機(jī)是要打個(gè)問號(hào)的，正確來(lái)說是“有順序的隨機(jī)”。所謂順序就是通過不同階數(shù)的prbs碼來(lái)體現(xiàn)，例如，我們常用的有階數(shù)7、9、11、15、20、23、31，也就是我們常說的PRBS7、PRBS9、PRBS11、PRBS15、PRBS20、PRBS23、PRBS31。

前面說了，不同的階數(shù)會(huì)有不同的碼型，那它們之間有什么規(guī)律呢？不同階數(shù)是怎樣生成碼型的呢？我們以PRBS3進(jìn)行說明。

PRBS碼型是由PRBS碼型發(fā)生器產(chǎn)生的，下面是一個(gè)簡(jiǎn)單發(fā)生器的示意圖：

架構(gòu)很簡(jiǎn)單，就由兩部分組成：移位寄存器和異或運(yùn)算器。首先移位寄存器，顧名思義作用就是移位，1個(gè)bit發(fā)送后，把下一個(gè)bit推向前準(zhǔn)備發(fā)送；異或運(yùn)算，簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是兩個(gè)不一樣就是“1”，兩個(gè)一樣就是“0”，因此有“1”和“1”是0，“0”和“0”是0，“1”和“0”是1。那像上面這個(gè)PRBS3發(fā)生器，進(jìn)行異或的位是第二位和第三位，因此用一個(gè)多項(xiàng)式命名它，叫做1+X2+X3。

這樣我們可以開始進(jìn)行計(jì)算了。首先我們有一個(gè)初始狀態(tài)“111”。我們就有了下面這么一個(gè)計(jì)算過程（畫得不好，大家看內(nèi)容就好）。簡(jiǎn)單說明一下，紅色為異或運(yùn)算過程，藍(lán)色為每次移位后的bit，綠色為輸出的數(shù)據(jù)bit，紫色說明繞一圈之后又回到了原先，循環(huán)了一次。

經(jīng)過本文之后，大家是不是對(duì)感覺很高深神秘的prbs碼型有了更接地氣的認(rèn)識(shí)和理解了呢？

編輯：hfy