在物理层方面,PCIe总线采用多对高速串行的差分信号进行双向高速传输,每对差分 线上的信号速率可以是第1代的2 . 5Gbps、第2代的5Gbps、第3代的8Gbps、第4代的 16Gbps、第5代的32Gbps,其典型连接方式有金手指连接、背板连接、芯片直接互连以及电 缆连接等。根据不同的总线带宽需求,其常用的连接位宽可以选择x1、x4、x8、x16等。如 果采用×16连接以及第5代的32Gbps速率,理论上可以支持约128GBps的双向总线带宽。 另外,2019年PCI-SIG宣布采用PAM-4技术,单Lane数据速率达到64Gbps的第6代标 准规范也在讨论过程中。列出了PCIe每一代技术发展在物理层方面的主要变化。PCI-e体系的拓扑结构;中国香港PCI-E测试故障
PCle5.0接收端CILE均衡器的频率响应PCIe5.0的主板和插卡的测试方法与PCIe4.0也是类似,都需要通过CLB或者CBB的测试夹具把被测信号引出接入示波器进行发送信号质量测试,并通过误码仪的配合进行LinkEQ和接收端容限的测试。但是具体细节和要求上又有所区别,下面将从发送端和接收端测试方面分别进行描述。
PCIe5.0发送端信号质量及LinkEQ测试PCIe5.0的数据速率高达32Gbps,因此信号边沿更陡。对于PCIe5.0芯片的信号测试,协会建议的测试用的示波器带宽要高达50GHz。对于主板和插卡来说,由于测试点是在连接器的金手指处,信号经过PCB传输后边沿会变缓一些,所以信号质量测试规定的示波器带宽为33GHz。但是,在接收端容限测试中,由于需要用示波器对误码仪直接输出的比较快边沿的信号做幅度和预加重校准,所以校准用的示波器带宽还是会用到50GHz。 湖北PCI-E测试执行标准PCI-E3.0的接收端测试中的Repeater起作用?
需要注意的是,每一代CBB和CLB的设计都不太一样,特别是CBB的 变化比较大,所以测试中需要加以注意。图4.10是支持PCIe4.0测试的夹具套件,主要包括1块CBB4测试夹具、2块分别支持x1/x16位宽和x4/x8位宽的CLB4测试夹具、1块可 变ISI的测试夹具。在测试中,CBB4用于插卡的TX测试以及主板RX测试中的校准; CLB4用于主板TX的测试以及插卡RX测试中的校准;可变ISI的测试夹具是PCIe4 .0中 新增加的,无论是哪种测试,ISI板都是需要的。引入可变ISI测试夹具的原因是在PCIe4.0 的测试规范中,要求通过硬件通道的方式插入传输通道的影响,用于模拟实际主板或插卡上 PCB走线、过孔以及连接器造成的损耗。
规范中规定了共11种不同的Preshoot和De-emphasis的组合,每种组合叫作一个 Preset,实际应用中Tx和Rx端可以在Link Training阶段根据接收端收到的信号质量协商 出一个比较好的Preset值。比如P4没有任何预加重,P7强的预加重。图4.3是 PCIe3.0和4.0标准中采用的预加重技术和11种Preset的组合(参考资料:PCI Express@ Base Specification4 .0) 。对于8Gbps、16Gbps 以及32Gbps信号来说,采用的预加重技术完 全一样,都是3阶的预加重和11种Preset选择。PCI-E PCI-E 2.0,PCI-E 3.0插口区别是什么?
要精确产生PCle要求的压力眼图需要调整很多参数,比如输出信号的幅度、预加重、 差模噪声、随机抖动、周期抖动等,以满足眼高、眼宽和抖动的要求。而且各个调整参数之间 也会相互制约,比如调整信号的幅度时除了会影响眼高也会影响到眼宽,因此各个参数的调 整需要反复进行以得到 一个比较好化的组合。校准中会调用PCI-SIG的SigTest软件对信号 进行通道模型嵌入和均衡,并计算的眼高和眼宽。如果没有达到要求,会在误码仪中进 一步调整注入的随机抖动和差模噪声的大小,直到眼高和眼宽达到参数要求。在PCI-E的信号质量测试中需要捕获多少的数据进行分析?PCI-E测试信号完整性测试
PCI-E测试和协议调试;中国香港PCI-E测试故障
当被测件进入环回模式并且误码仪发出压力眼图的信号后,被测件应该会把其从RX 端收到的数据再通过TX端发送出去送回误码仪,误码仪通过比较误码来判断数据是否被 正确接收,测试通过的标准是要求误码率小于1.0×10- 12。 19是用高性能误码仪进 行PCIe4.0的插卡接收的实际环境。在这款误码仪中内置了时钟恢复电路、预加重模块、 参考时钟倍频、信号均衡电路等,非常适合速率高、要求复杂的场合。在接收端容限测试中, 可调ISI板上Trace线的选择也非常重要。如果选择的链路不合适,可能需要非常长的时 间进行Stress Eye的计算和链路调整,甚至无法完成校准和测试。 一般建议事先用VNA 标定和选择好链路,这样校准过程会快很多,测试结果也会更加准确。所以,在PCIe4.0的 测试中,无论是发送端测试还是接收端测试,都比较好有矢量网络分析仪配合进行ISI通道 选择。中国香港PCI-E测试故障
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