是用矢量網絡分析儀進行鏈路標定的典型連接,具體的標定步驟非常多,在PCIe4.0 Phy Test Specification文檔里有詳細描述,這里不做展開。
在硬件連接完成、測試碼型切換正確后,就可以對信號進行捕獲和信號質量分析。正式 的信號質量分析之前還需要注意的是:為了把傳輸通道對信號的惡化以及均衡器對信號的 改善效果都考慮進去,PCIe3.0及之后標準的測試中對其發送端眼圖、抖動等測試的參考點 從發送端轉移到了接收端。也就是說,測試中需要把傳輸通道對信號的惡化的影響以及均 衡器對信號的改善影響都考慮進去。 PCI-E測試信號完整性測試解決方案;河南機械PCI-E測試
相應地,在CC模式下參考時鐘的 抖動測試中,也會要求測試軟件能夠很好地模擬發送端和接收端抖動傳遞函數的影響。而 在IR模式下,主板和插卡可以采用不同的參考時鐘,可以為一些特殊的不太方便進行參考 時鐘傳遞的應用場景(比如通過Cable連接時)提供便利,但由于收發端參考時鐘不同源,所 以對于收發端的設計難度要大一些(比如Buffer深度以及時鐘頻差調整機制)。IR模式下 用戶可以根據需要在參考時鐘以及PLL的抖動之間做一些折中和平衡,保證*終的發射機 抖動指標即可。圖4.9是PCIe4.0規范參考時鐘時的時鐘架構,以及不同速率下對于 芯片Refclk抖動的要求。河南機械PCI-E測試PCIE 5.0,速率翻倍vs性能優化;
由于每對數據線和參考時鐘都是差分的,所以主 板的測試需要同時占用4個示波器通道,也就是在進行PCIe4.0的主板測試時示波器能夠 4個通道同時工作且達到25GHz帶寬。而對于插卡的測試來說,只需要把差分的數據通道 引入示波器進行測試就可以了,示波器能夠2個通道同時工作并達到25GHz帶寬即可。 12展示了典型PCIe4.0的發射機信號質量測試環境。無論是對于發射機測試,還是對于后面要介紹到的接收機容限測試來說,在PCIe4.0 的TX端和RX端的測試中,都需要用到ISI板。ISI板上的Trace線有幾十對,每相鄰線對 間的插損相差0.5dB左右。由于測試中用戶使用的電纜、連接器的插損都可能會不一致, 所以需要通過配合合適的ISI線對,使得ISI板上的Trace線加上測試電纜、測試夾具、轉接 頭等模擬出來的整個測試鏈路的插損滿足測試要求。比如,對于插卡的測試來說,對應的主 板上的比較大鏈路損耗為20dB,所以ISI板上模擬的走線加上測試夾具、連接器、轉接頭、測 試電纜等的損耗應該為15dB(另外5dB的主板上芯片的封裝損耗通過分析軟件進行模擬)。 為了滿足這個要求,比較好的方法是使用矢量網絡分析儀(VNA)事先進行鏈路標定。
雖然在編碼方式和芯片內部做了很多工作,但是傳輸鏈路的損耗仍然是巨大的挑戰,特 別是當采用比較便宜的PCB板材時,就不得不適當減少傳輸距離和鏈路上的連接器數量。 在PCIe3.0的8Gbps速率下,還有可能用比較便宜的FR4板材在大約20英寸的傳輸距離 加2個連接器實現可靠信號傳輸。在PCle4.0的16Gbps速率下,整個16Gbps鏈路的損耗 需要控制在-28dB @8GHz以內,其中主板上芯片封裝、PCB/過孔走線、連接器的損耗總 預算為-20dB@8GHz,而插卡上芯片封裝、PCB/過孔走線的損耗總預算為-8dB@8GHz。
整個鏈路的長度需要控制在12英寸以內,并且鏈路上只能有一個連接器。如果需要支持更 長的傳輸距離或者鏈路上有更多的連接器,則需要在鏈路中插入Re-timer芯片對信號進行 重新整形和中繼。圖4.6展示了典型的PCle4.0的鏈路模型以及鏈路損耗的預算,圖中各 個部分的鏈路預算對于設計和測試都非常重要,對于測試部分的影響后面會具體介紹。 PCI-e 3.0簡介及信號和協議測試方法;
綜上所述,PCIe4.0的信號測試需要25GHz帶寬的示波器,根據被測件的不同可能會 同時用到2個或4個測試通道。對于芯片的測試需要用戶自己設計測試板;對于主板或者 插卡的測試來說,測試夾具的Trace選擇、測試碼型的切換都比前代總線變得更加復雜了;
在數據分析時除了要嵌入芯片封裝的線路模型以外,還要把均衡器對信號的改善也考慮進 去。PCIe協會提供的SigTest軟件和示波器廠商提供的自動測試軟件都可以為PCle4. 0的測試提供很好的幫助。 PCI-E 3.0測試接收端的變化;河南機械PCI-E測試
使用PCI-E協議分析儀能不能直接告訴我總線上的協議錯誤?河南機械PCI-E測試
并根據不同位置處的誤碼率繪制出類似眼圖的分布圖,這個分布圖與很多誤碼儀中眼圖掃描功能的實現原理類似。雖然和示波器實 際測試到的眼圖從實現原理和精度上都有一定差異,但由于內置在接收芯片內部,在實際環 境下使用和調試都比較方便。PCIe4.0規范中對于Lane Margin掃描的水平步長分辨率、 垂直步長分辨率、樣點和誤碼數統計等都做了一些規定和要求。Synopsys公司展 示的16Gbps信號Lane Margin掃描的示例。克勞德高速數字信號測試實驗室河南機械PCI-E測試
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