高速串行總線的信號(hào)完整性驗(yàn)證
Signal Integrity Validation in High Speed Serial BusEM>
摘 要：隨著第三代I/O技術(shù)的出現(xiàn),人們開始步入高速傳輸?shù)臅r(shí)代。在使用PCIExpress、SATA等高速串行總線時(shí),如何保持信號(hào)的完整性是一個(gè)挑戰(zhàn)。本文結(jié)合實(shí)例,介紹信號(hào)完整性驗(yàn)證的基礎(chǔ)知識(shí)和方法。---一般來講,電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都離不開以下幾個(gè)部分：電源、時(shí)鐘、復(fù)位信號(hào)、總線和接口,正是這些各個(gè)部分的信號(hào)連接著整個(gè)系統(tǒng),也是決定系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要角色之一。系統(tǒng)的穩(wěn)定性和設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞,從信號(hào)本身的角度可以看出絲許端倪,其實(shí)這也就是信號(hào)完整性研究的內(nèi)容。
---隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,設(shè)計(jì)工程師會(huì)越來越多地面臨著高速信號(hào)的設(shè)計(jì)處理的問題,高速數(shù)據(jù)總線技術(shù)的發(fā)展,也給測(cè)試帶來了新的挑戰(zhàn)。
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第三代I/O技術(shù)PCI Express,使人們可以突破以往PCI帶寬較窄的瓶頸限制,從而更加靈活地設(shè)計(jì)的自己高性能系統(tǒng)。對(duì)于PCI Express的測(cè)試,PCISIG已經(jīng)有詳細(xì)的測(cè)試方法了,但是實(shí)際系統(tǒng)千差萬別,PCISIG也不可能一一規(guī)定得清清楚楚,所以這就需要對(duì)各個(gè)總線規(guī)格的技術(shù)特征要有深入的了解,確定到底那條才是符合實(shí)際系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。不只是PCI Express,光纖通道(Fiber Channel)、Infiniband、千兆以太網(wǎng)、1394b、USB等信號(hào)的測(cè)量也有同樣的問題。
---對(duì)于任何總線或是信號(hào)的測(cè)試,首先要對(duì)其所用的技術(shù)規(guī)格非常熟悉,一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師只需要看技術(shù)規(guī)范,就能大致找到測(cè)試方法,當(dāng)然有的時(shí)候需要配置完備的儀器才行。
---首先來看眼圖的測(cè)量,要測(cè)試眼圖就得先找到規(guī)定的眼圖的模板,也就是EyeMask。各個(gè)技術(shù)規(guī)格都會(huì)有明確的規(guī)定,工程師可以從技術(shù)規(guī)范中找出眼圖模板的規(guī)格,在測(cè)試儀器上(如示波器)按照規(guī)格進(jìn)行編輯眼圖模板,圖1是光纖通道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不同的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的不同的眼圖模板。一般來說,儀器廠家都會(huì)有已經(jīng)做好的模板文件,只需調(diào)用就行了,當(dāng)然工程師一定要去對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)檢查一下,儀器廠商有時(shí)候提供的也不一定是正確的,會(huì)浪費(fèi)用戶的很多時(shí)間。至于接下來的測(cè)試就簡單了,只需要把測(cè)試信號(hào)接到儀器上就行了,或是直接點(diǎn)到測(cè)試點(diǎn)上,或是通過專用的測(cè)試夾具,或是通過輸出的接口等。
---現(xiàn)在的高速串行總線采用8B/10B編碼已是潮流,還有預(yù)加重(Pre-emphasis),去加重(Deemphasis),嵌入式時(shí)鐘等都是比較重要的概念。
---在測(cè)試的過程中,怎么樣抓取所需要的信號(hào)是個(gè)關(guān)鍵,比如PCI Express、光纖通道等測(cè)試就顯得很簡單,它會(huì)自動(dòng)發(fā)出一連串的Compliance pattern供測(cè)試用。但是對(duì)于以太網(wǎng)、1394等,就沒有那么簡單了,這需要各個(gè)芯片廠商的支持才行,用戶需要從芯片廠商那里獲取如何開啟芯片的寄存器,使芯片進(jìn)入所謂的測(cè)試模式(test mode),發(fā)出想要的圖案(pattern)或是數(shù)據(jù)包(package),這樣就能抓取想要的信號(hào),從而驗(yàn)證它的品質(zhì)了。
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