近年来随着通信技术的迅猛发展,日益提升的处理器主频对嵌入式系统总线的频率和位宽提出了更为苛刻的要求。Rapid IO是目前唯一的开放式互连标准,具有低延时、低引脚数和高可靠等特性。本文依托国家“XX高速串行Rapid IO交换芯片”重点项目针对Rapid IO2.2协议中物理编码子层进行了研究并完成了关键模块的RTL级代码设计与功能验证。本文的主要工作如下:1)本文在研究Rapid IO2.2协议后首先明确了物理编码子层关键模块接口设计和设计指标,然后设计了物理编码子层的架构。在此基础上完成了发送位宽转换、8B/10B编解码、翻转控制、通道同步与对齐的操作。其中作为本设计的难点通道同步与对齐模块包括Comma检测与同步、接收同步缓存、接收对齐、通道绑定和接收弹性缓存五个子模块,主要完成数据的Comma检测与同步、绑定对齐并且解决恢复时钟与本地时钟不一致的问题。2)为了保证数据在通道中编解码的可靠性,本文设计了一种内建的检测电路PRBS生成与检测模块并且详细介绍了设计与验证过程。该PRBS支持16-bit和20-bit两种模式分别测试8B/10B编解码通路和串并转换器SerDes通路,保证了数据在编码后通过SerDes到解码后的正确性。3)根据物理编码子层关键模块的整体设计架构,首先基于PCS层内的PRBS检测电路对由编码模块到解码模块的电路完成验证。然后提出以Xilinx SRIO为基础的测试平台,完成了对PCS整个通路的仿真验证并根据关键的功能点编写定向测试用例并且测试通过,在此基础上统计了功能和代码覆盖率。仿真结果表明各个模块的功能正确,本文设计的物理编码子层实现了预期功能并且符合设计指标。