本文為明德揚原創文章，轉載請注明出處！作者：小耀
光纖接口是FPGA比較常用的接口之一，它的傳輸方式與一些尋常接口的傳輸方式有些不同，為了讓大家了解光纖接口，并避免配置接口時的一些常見問題，我特意寫下了這個總結，希望能夠對大家有所幫助。
一、光纖接口的傳輸特點
大多數接口發送包文數據時會發送：數據data、有效指示信號data_vld、包文起始信號data_sop、包文結束信號data_eop以及無效字節數data_mty等。如下圖1所示。
圖1
光纖接口和上述接口發送的方式不同，光纖接口發送包文數據時只會發送數據txdata和K碼tx_k，內部讀取數據時也只會讀取數據rxdata和k碼rx_k。若數據（txdata、rxdata）為8字節，則k碼為8位數據。如下圖2所示。
圖2
二、k碼的表示
k碼是用來表示數據是否有效的，那么我們應該如何設定k碼呢？假設用下述方式表示k碼：
數據無效時：8’b0 ；
數據有效+SOP時：8’mty(4位mty)+0110 ；
數據有效+EOP時：8’mty(4位mty)+0011 ；
數據有效+其它時：8’mty(4位mty)+0010 ；
我們會發現數據會出現錯誤！因為數據和k碼在傳輸過程中可能會發生偏移！例如發送第一個數據時，txdata=64’h0102030405060708，tx_k=8’b00000110。
而內部接收時，數據可能會右移2位，造成接收到的數據與發送出的數據有所不同。如rxdata=64’h0000010203040506,rx_k=8’b000000001。即如下圖所示3。
圖3
因此，我們僅將k碼用做有效無效的指示信號以及同步信號，并用下述方式進行表示：
數據無效時，發送固定k碼：0x01，接收根據這個1的位置，判斷開始位；
數據有效時，發送固定k碼：0x00，接收根據k碼的值，識別數據是否有效。
在這種情況下，即使發生了偏移，我們也能知道k碼中1后面的8個0所對應的rxdata為有效數據。例如，第n個周期接收到rxdata=64’h00bc010203040506，接收到rx_k=8’b01000000,第n+1個周期接收到rxdata=64’h0708020304050607，接收到rx_k=8’b00000000。通過第n個周期rx_k中的1能夠判斷出后面8位0所對應的rxdata=64’h0102030405060708為有效數據。
三、比特位順序調換
我們先介紹一下小頭模式和大頭模式。小頭模式指的是低位在前高位在后，大頭模式指的是高位在前低位在后。例如同樣的數據012345678，在小頭模式中，0是最低位，8是最高位，在大頭模式中則0是最高位，8是最低位。由于光纖接口是小頭模式，而我們熟悉的是大頭模式。因此我們需要將光纖接口數據的比特位順序進行調換。
四、數據對齊
由于我們接收到的數據是偏移了的，因此我們需要利用一個模塊將光纖接口偏移的數據進行還原。例如，第n個周期接收到rxdata=64’h00bc010203040506，接收到rx_k=8’b01000000,第n+1個周期接收到rxdata=64’h0708020304050607，接收到rx_k=8’b00000000，我們通過對其模塊將其還原成第n個周期為rxdata=64’0102030405060708，rx_k=8’00000000即將下圖4變換成下圖5。
圖4
圖5
五、數據解包與打包
我們定義發送包文的方式是發送：55D5+16b長度+長度字節個DATA+校驗和。為了判斷是否接收有效包文，我們設定當接收到55D5時，表示后面的數據信號有效，接著接收數據的長度，表示該包文的有效長度，然后接收數據，最后再接收一個校驗位，檢驗包文是否有錯誤。
例如接收到8’h55+8’hd5 + 8’h00+8’h03 + 8’h12+8’hbc +8’h63 + 8’h00+ 8’h03 , 表示55d5后面的數據是包文，包文內數據一共有3個，數據分別是 8’h12、8’hbc、8’h63，最后檢驗位顯示一共有3個數據，包文正確。這樣我們就將一個有效包文解包成有效數據 8’h12、8’hbc、8’h63。
數據打包的過程與打包的過程正好相反，假如我們接收到5字節有效數據8’h12、8’hbc、8’h63、8’hbc、8’h63，我們需要將其打包成8’h55+8’hd5 + 8’h00+8’h05 + 8’h12+8’hbc +8’h63 + 8’hbc +8’h63 + 8’h00 +8’h05。
六、光纖串口的模塊
在接收端中，我們利用Rx_data_reverse模塊和Rx_ctrl_reverse模塊將輸入的rxdata和rx_k執行要點三的比特位順序調換操作，利用Rx_align模塊執行要點四的數據對齊操作，利用Decoder模塊執行有效數據的判斷，利用Unpackcomm模塊執行數據的解包操作。
在發送端中，我們利用packcommpack模塊將數據進行打包，再利用Tx_data_reverse模塊和Tx_ctrl_reverse模塊將數據從大頭模式還原成小頭模式，即再進行一次比特位順序的調換，然后再發送。
