CodingBox 說明文件

CDR——時鐘與數據恢復

串行光鏈路不攜帶獨立的時鐘：接收端必須直接從數據流本身恢復出時鐘，再依據該時鐘對位元重新採樣（即「retime」）。完成這一工作的電路就是 CDR（時鐘數據恢復）。CDR 位於主機側還是模組內部，是不同封裝形式之間的一項根本區別，其控制位也是 CodingBox 讀取和編碼的記憶體內容的一部分。

CDR 的作用

  1. 提取時鐘：通過鎖相環從輸入的位元跳變中提取時鐘。
  2. 重新定時：在恢復出的時鐘邊沿對每個位元重新採樣，從而消除傳輸途中累積的定時噪聲（抖動，jitter）。
  3. 再生：向下一級（Tx 側的激光驅動器、Rx 側的主機 SerDes）輸出乾淨的邊沿信號。

因此，CDR 相當於一個抖動復位點。每條鏈路的抖動預算由主機 PCB 走線、連接器和模組共同分攤；模組內置 retimer 後，主機側就可以更寬鬆地使用自己的那部分預算。

主機側還是模組側

封裝形式CDR 位置影響
XFP在模組內（XFI 介面）主機簡單，模組與協議無關；模組更大更熱
SFP+在主機上（SFI 介面）模組小、涼、便宜；主機需要 CDR/EDC；可以做成線性（LRM）模組
SFP28通常在模組內25G 的抖動預算太緊，僅靠主機不夠
QSFP+ 40G模組內通常沒有由主機對 4×10G 重新定時
QSFP28 100G典型情況下 Tx 和 Rx 的 CDR 都在模組內支援逐通道開關控制；通過 CDR-present 位對外聲明
PAM4 模組（QSFP56 / QSFP-DD / OSFP）DSP：具備均衡和 FEC 感知能力的 CDR功耗高；LPO 又將其去掉

這正是 SFP+ 在高密度 10G 交換場景中勝過 XFP 的原因，也是 100G 模組比 40G 模組更熱的原因。

在模組記憶體中的位置

SFF-8636（QSFP+/QSFP28），參見 SFF-8636：

位元組欄位含義
129（upper page 00h）Extended Identifier，bit 3 / 2Tx / Rx 是否存在 CDR（CDR present）
98（lower page）CDR controlbit 7–4 逐通道使能 Tx CDR，bit 3–0 逐通道使能 Rx CDR
5（lower page）LOL flagsbit 7–4 為每通道 Tx 失鎖（loss of lock），bit 3–0 為每通道 Rx LOL
194（upper page 00h）Options是否實現了 CDR 開關控制和 LOL 旗標

CMIS（QSFP-DD、OSFP、QSFP112）：Page 01h 聲明 Tx/Rx 是否支援 CDR，以及 bypass 是否可控；Page 10h 儲存逐通道的 Tx/Rx CDR 使能（bypass）控制位，如果所需的 CDR 無法鎖定，數據通路狀態機就無法進入 activated 狀態（參見 CMIS 問題排查）。

SFF-8472（SFP/SFP+/SFP28）：沒有標準化的 CDR 控制；模組的 CDR（如果有）由內部自行管理。與之相關、主機側可見的機制是 速率選擇，用於在不同速率組之間切換接收器頻寬。

實際影響

  • 多速率模組。 CDR 只能鎖定某個速率範圍。把 25G 模組用在 10G 上，或者把 100G 的 QSFP28 拆分成 4×10G，都要求 CDR 支援較低的速率，否則主機必須將其 bypass （byte 98 / CMIS）。「25G 能跑，10G 就不通」通常就是這個原因。
  • 失鎖作為診斷依據。 LOL 旗標表示 CDR 無法恢復時鐘：可能是信號劣化過多、速率設置錯誤，或者根本沒有信號，懷疑模組之前應先檢查 Rx 功率和速率設定（參見 DDM 數值解讀）。
  • 功耗與時延。 每顆 retimer 都要消耗功率（25G 下為幾十到幾百 mW，PAM4 DSP 則要幾瓦）並增加時延。短距 DAC 鏈路和對時延敏感的網絡結構常常把 CDR 直接 bypass。
  • 編碼一致性。 重新編碼 QSFP28 時，CDR-present 位（byte 129）必須與硬件實際情況一致：如果主機以為 CDR 存在，就可能在缺失或不同的 CDR 無法支援的速率下仍將其保持使能。參見 QSFP 系列硬件規格。

在 CodingBox 中

EEPROM editor 會按 SFF-8636 或 CMIS 的定義，在滑鼠懸停時顯示這些欄位的名稱（CDR present、CDR control、LOL flags、Options），因此你可以讀出模組的 CDR 配置，查看是否有通道失鎖，並在編碼身份資訊時讓 CDR 位與硬件保持一致。

「25G 能連通，10G 卻不行」以及其他速率鎖定相關的症狀，在 速率與模式問題 中有詳細排查方法。

CDR 在驅動器、TIA 和控制器之間處於甚麼位置，以及 PAM4 模組如何將其納入帶均衡和 gearbox 功能的 DSP：參見 模組電子學、調制與 DSP。

哪些主機介面要求模組經過重定時（XFI、CAUI-4 C2M、PAM4 AUI），哪些可以容忍線性模組（SFI、LPO）：參見 XGMII、XAUI 與 AUI 家族。

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