现如今,新型数据转换器(ADC/DAC)的分辨率、采样率、可支持的通道数在不断增大,设计的功耗也越来越低,芯片内部数据传输速率已达到了数吉比特每秒(Gbps),传统的CMOS和LVDS接口不再适用于高性能的新型数据转换器,解决该问题的途径在于研制出更新型的高速接口电路。为此,JEDEC固态技术协会发布了用于定义数据转换器与其互连芯片之间的国际性通用接口标准JESD204B,该标准支持确定性延迟和多通道同步,单通道数据传输速率最高为12.5Gbps,较其前代CMOS和LVDS接口,输出引脚数量大幅度减少,节省了设计的成本和功耗。在深入研究JESD304B协议的基础上,本文采用65nm CMOS工艺设计了一款基于JESD204B协议的发送端电路,支持发送双通道四个14 bit 250MSPS ADC的数据,单通道数据传输速率为10Gbps,支持JESD204B协议中的子类2模式,向下兼容子类0模式,支持确定性延迟和多通道同步。本文首先介绍了JESD204B协议的发展历程,分析了该协议具有的优势和发展前景。接着详细地描述了JESD204B协议中发送端的内容,主要包括传输层、扰码模块、数据链路层和8B/10B编码模块,对各个模块进行了RTL设计和功能验证。传输层完成了将四个ADC输出的14 bit并行数据通过添加控制字符和尾字符的方式组帧成64 bit数据送入两个通道内传输。在深入研究加扰/解扰原理的基础上,独立设计了一种支持大/小端模式且具有旁路能力的四字节(Quat-Byte)并行加扰器,可选择性地使能/禁止加扰,同时还可根据不同的需求选择大/小端模式输出加扰后的数据。传输层包括代码组同步(CGS)、初始链路通道同步(ILAS)序列和用户数据三部分,利用状态机来控制各个部分的产生。通过分析8B/10B编码原理,深入研究了控制码(K码)与数据码(D码)之间的内在相关性,提出了融合K码与D码的改进编码方法,相比传统方法,该编码方法更简单、速度更快、占用FPGA资源更少。最后,按照协议要求,独立完成了整个发送端电路的RTL设计,使用Altera(Intel)的开发工具Quartus II 13.1和Modelsim联合仿真,验证了发送端功能的正确性和代码的可综合性,并根据接收端协议的定义还原接收到的用户有效数据。经过验证,接收端还原后输出的结果同发送端输入的数据完全一致。