一， SERDES系统的组成和设计
一个典型SERDES收发机由发送通道和接收通道组成，编码器、串行器、发送器以及时钟产生电路组成发送通道；解码器、解串器、接收器以及时钟恢复电路组成接收通道。
其中，编码器和解码器完成编码和解码功能，其中8B/10B、64B/66B和不规则编码是最常用的编码方案，主要作用是扰码，让信号中不出现过长的连“0”和连“1”情况，便于时钟信息的提取。串行器和解串行器负责从并行到串行和从串行到并行的转换。串行器需要时钟产生电路，时钟发生电路通常由锁相环（PLL）来实现。解串器需要时钟和数据恢复电路（CDR），时钟恢复电路通常也由锁相环（PLL）来实现，发送器和接收器完成差分信号的发送和接收，其中LVDS、CML、LVPECL是最常用的三种差分信号标准。另外还有一些辅助电路也是必不可少的，如环路（loopback）测试、内置误码率（PRBS）测试等等。
1.1 高速串行接口和I/O类型介绍
按照OIF电气接口标准（V3.1）可划分为：CEI-6G-SR（Short Reach，0~200mm PCB）、CEI-6G-LR（Long Reach，0~1m PCB）、CEI-11G-SR（0~200mm PCB）、CEI-11G-LR/MR（600mm\1m PCB）、CEI-28G-SR（300mm PCB）、CEI-25G-LR（686mm PCB）、CEI-28G-VSR（Very Short Reach，150mm PCB）、CEI-28G-MR（Medium Reach，500mm PCB）。
按照不同协议可划分为：以太、SDH、OTN、PCIe、FC、CPRI等。
1.2 NRZ与PAM4编码调制简介
为满足高带宽需求的增长，通常有3种解决方式，一种是增加通道数，如WDM；一种是提高单通道的速率，如Serdes速率由10Gb/s到25Gb/s到56Gb/s，这样带来的问题是电信号传输会对高频信号产生更恶劣的损耗；另一种就是采用高阶的调制，在相同信号带宽下可以传输更多的数据，即提高每符号（Symbol）所携带的bit数，这样带来的问题是较复杂的调制方式，对设计测试提出新挑战。
1.3 S参数介绍
也就是散射参数（Scattering parameter）。是微波传输中的一个重要参数，用于评估DUT反射信号和传送信号的性能。S12为反向传输系数，也就是隔离。S21为正向传输系数，也就是增益。S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗，S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。
用于被动元件的建模，例如电容、电感等。
用于PCB网络的建模，例如传输线、过孔、平面等。
用于连接器的建模，各种高速单端、差分连接器。
二， SERDES开发设计
2.1 Serdes链路参数介绍
PRBS 是 Pseudo Random Binary Sequence 的缩写，即“伪随机二进制序列”的意思。 PRBS 码具有“随机”特性，是因为在 PRBS 码流中，二进制数“ 0 ” 和“ 1 ” 是随机出现的，但是它又和真正意义上的随机码不同，这种“随机”特性只是局部的，即在周期内部，“0”和“1”是随机出现的(码流生成函数与初始码确定后，码流的顺序也是固定的)，但各个周期中的码流却是完全相同的，所以我们称其为“伪随机码”。PRBS 码的周期长度与其阶数有关，常用的阶数有 7 、 9 、 11 、 15 、 20 、 23 、 31 ，也就是我们常说的 PRBS7 、 PRBS9 、 PRBS11 、 PRBS15 、 PRBS20 、 PRBS23 、 PRBS31 。对于 n 阶 PRBS 码，每个周期的序列长度为 2n-1 ，在每个周期内，“ 0 ” 和“ 1 ” 是随机分布的，并且“ 1” 的个数较“ 0 ” 的个数多一个，连“ 1 ” 的最大数目为 n ，连“ 0 ” 的最大数目为 n-1。
2.2 发送参数介绍
预加重：Pre-emphasis
为便于信号的传输，而对某些频谱分量的幅值相对于其他分量的幅值预先有益予以增强的措施。
信号传输线表现出来的是低通滤波器特性，传输过程中信号的高频成分衰减大，低频成分衰减小，预加重技术的思想就是在传输新的始端增强信号的高频成分，以补充高频分量在传输过程中过大衰减。信号的高频分量主要出现在信号的上升沿和下降沿处，预加重技术就是增强信号上升沿和下降沿的幅度。
去加重：De-emphasis
去加重技术的思想跟预加重技术有点类似，只是实现方法有点不同，预加重是增加信号上升沿和下降沿的幅度，其它地方幅度不变；而去加重是保持信号上升沿和下降沿处的幅度不变，其他地方信号减弱。
2.3 接收参数介绍
均衡器：预加重和去加重能很好的补偿信号在传输过程中的损耗，改善信号质量，但是预加重和去加重技术也存在一些缺陷，比如当线路上存在串扰时，预加重和去加重会将高频串扰分量放大，增大串扰的危害。为了弥补预加重和去加重技术的缺陷，后来就出现了均衡技术。跟预加重和去加重不同，均衡技术在信号的接收端使用，它的特性相当于一个高通滤波器。
2.4 SERDES链路调试
serdes链路调试的目的是选用同一组发送、接收参数使接收端满足高、常、低温48h无误码，且片内眼图张开最优。其中JTAG、参数扫描、链路仿真是高速Serdes调试的常用3种手段。
-V早期使用的调试方法，我们主要用到的是Altera和Xilinx的Toolkit扫描软件Quartus和Vivado，并自带IBERT（Integrated Bit Error Ratio Tester）测试工具，用于调试FPGA芯片内高速串行接口比特误码率性能的工具，具备实时调整高速串行接口的多种参数、与系统其他模块通信及测量多通道误比特率等功能，只需通过JTAG接口下载设计并测试硬件，无需额外的管脚和接口；大幅缩减了高速串行接口测试场景的建立和调试时间，是高速串行接口开发中有效调试工具之一。
使用PRBS测试，在手动调试发送参数时，查看接收误码统计及芯片内眼图（眼高、眼宽）。
主要扫描方法有2种，一是通过SD卡EXCEL文件导入方式，二是通过命令行方式。
EXCEL文件导入方式：将待扫描参数组合做成EXCEL文件，导入SD卡，设置好扫描所需时间，进行扫描，扫描完成会以excel方式自动保存到SD卡中，将SD卡中完成参数扫描的excel文件导出，就可以对其进行数据分析。
命令行方式：相对需要做成EXCEL文件方式导入SD卡，命令行方式比较灵活，只需将待扫描参数组合在NXU串口命令下按照命令行不同完成配置，再设置好扫描所需时间，就可以进行参数扫描，完成扫描后的结果仍然会被自动保存到SD卡中，以excel文件方式呈现，然后将SD卡中完成参数扫描的excel文件导出，就可以对其进行数据分析。
以上2种方式均可进行二轮扫描，第2轮扫描在第1轮扫描的无误码参数组合的基础上完成。其中扫描时间估算可通过如下公式确定：如10Gb/s，BER< e-12，扫描时间建议>300s。
2.5 SERDES链路仿真
Advanced Design System
目前业界最常用的高速信号仿真工具当属Advanced Design System，简称ADS。ADS是领先的电子设计自动化软件，适用于射频、微波和信号完整性应用。ADS 是获得商业成功的创新技术的代表，这些技术已被无线通信与网络以及航空航天与国防领域中的领先厂商广泛采用。对于 WiMAX、LTE、多千兆位/秒数据链路、雷达和卫星应用，ADS 能够借助集成平台中的无线库以及电路系统和电磁协同仿真功能提供基于标准的全面设计和验证。
ADS 的主要优势：快速、精确、简单易用的全套集成系统、电路和电磁仿真器，能够一次性成功完成桌面流程设计。特定应用设计指南将长期积累的专业知识应用于简单易用的界面中。
JNEye
JNEye 为Altera Quartus自带的高速链路仿真软件。作为链路分析工具，JNEye结合了统计链路仿真器的速度优势和时域波形仿真器的精度优势，是一种新的混合行为仿真方法。使用 JNEye 链路分析工具，您可以迅速估算系统发送器和接收器的最优链路均衡以及其他电气参数设置。您还可以充满信心的预测链路性能。JNEye链路分析工具还能用作后设计支持工具，以帮助进行调试和验证。
ANSYS
主要用来分析PCB板谐振、电路S参数，传输线阻抗及耦合，同时可以进行电源平面的优化和分析。
主要优势：三维场结构的分析，比如天线、连接器设计等，信号完整性方面主要用来进行传输线以及过孔的三维分析。
HSPICE
HSPICE 可与许多主要的EDA 设计工具，诸如Cadence,Workview 等兼容，能提供许多重要的针对集成电路性能的电路仿真和设计结果。采用HSPICE 软件可以在直流到高于100GHz 的微波频率范围内对电路作精确的仿真、分析和优化。在实际应用中， HSPICE能提供关键性的电路模拟和设计方案，并且应用HSPICE进行电路模拟时，其电路规模仅取决于用户计算机的实际存储器容量。
主要优势：PCB走线模型提取提取；高速信号仿真分析平台。
