Mục đích của mã hóa 8b / 10b là gì?

Trong lớp vật lý của USB 3.0 có bộ mã hóa 8b / 10b .

Wikipedia nói rằng điều này đã loại bỏ bù DC, trong khi hướng dẫn tôi đang đọc nói

nó là một sơ đồ mã hóa phổ biến trong các thiết kế nối tiếp tốc độ cao

Mục đích của mã hóa này trong bối cảnh của USB là gì? Ngoài ra, những ứng dụng và lợi ích nào khác mà mã hóa này cung cấp trong các loại thiết bị khác?

Câu trả lời đơn giản cho một mã hóa như 8b / 10b là nó đảm bảo rằng luồng dữ liệu được mã hóa có ít nhất một lượng chuyển đổi dữ liệu nhất định. Nếu không mã hóa như vậy, một luồng dài 0 hoặc 1 sẽ có xu hướng trông giống như cố gắng gửi DC qua kênh.

Triết lý tương tự áp dụng cho mã hóa Manchester trong đó băng thông ròng để truyền qua kênh gấp hai lần băng thông dữ liệu thực tế. Những lợi thế được chào mời cho 8b / 10b là băng thông truyền được sử dụng ít hơn nhiều so với 2X do Manchester áp đặt.

Một người muốn tránh DC thông qua kênh vì một số lý do. Trong khi mỗi kênh truyền có các loại yêu cầu khác nhau, việc xem xét chính là DC không đi qua các mạch ghép tụ hoặc biến áp rất tốt. Một cân nhắc lớn khác, ngay cả đối với các mạch ghép trực tiếp, là các chuyển đổi được yêu cầu để có thể đồng bộ hóa mạch PLL ở đầu thu để có thể phục hồi xung nhịp để cho phép các bit dữ liệu được đặt đúng lúc.

Ngoài các đặc tính tốt đẹp được đề cập bởi những người khác, những điều tốt khác mà 8b10b mang lại cho bạn bao gồm: 1. Phân biệt dễ dàng ở người nhận giữa điều khiển liên kết và biểu tượng dữ liệu 2. Dễ dàng phát hiện ~ 75% lỗi.

Thật dễ dàng để xây dựng các máy phát và máy thu 8b10b theo logic lập trình; bằng sáng chế ban đầu của IBM chỉ định tất cả các hoạt động logic cần thiết (và nếu bạn quá lười biếng cho việc đó, Chuck Benz đã thực hiện nó cho bạn trong Verilog).

Wikipedia cũng có một trang rất hữu ích trên 8b10b.

Nó được giải thích sau trong hướng dẫn được liên kết, trên trang 15.

Các lý do được liệt kê để áp dụng mã hóa này cho USB 3.0 là:

• phục hồi đồng hồ - không có mã hóa, các luồng dài 1 hoặc 0 sẽ trông giống như DC
• phát hiện lỗi - khi người nhận giải mã ký hiệu 10 bit, có nhiều ký hiệu không thể; nhận được một trong số chúng báo hiệu một lỗi.

Một đồng nghiệp có một giả thuyết khác. Diễn giải:

Cáp có độ tự cảm và điện dung. Điều này làm mịn mặt trước tấn công của các xung. Do đó, việc truyền một số 1 sẽ khiến xe buýt ở trạng thái điện nhất định, trong khi truyền một số 1 sẽ khiến nó ở trạng thái điện khác (gần với trạng thái ổn định). Do đó, gửi 0 lời bạt sẽ có tiềm năng khác nhau trong hai kịch bản.

Thứ ba, đây là một trích dẫn từ tiêu chuẩn, mục 3.2.1

Người nhận cần chuyển đổi đủ để phục hồi đáng tin cậy đồng hồ và dữ liệu từ luồng bit. Để đảm bảo rằng các chuyển đổi đầy đủ xảy ra trong luồng bit độc lập với nội dung dữ liệu được truyền, bộ phát mã hóa dữ liệu và điều khiển các ký tự thành các ký hiệu bằng mã 8b / 10b.