另外,在PCIe4 .0发送端的LinkEQ以及接收容限等相关项目测试中,都还需要用到能 与被测件进行动态链路协商的高性能误码仪。这些误码仪要能够产生高质量的16Gbps信 号、能够支持外部100MHz参考时钟的输入、能够产生PCIe测试需要的不同Preset的预加 重组合,同时还要能够对输出的信号进行抖动和噪声的调制,并对接收回来的信号进行均 衡、时钟恢复以及相应的误码判决,在进行测试之前还需要能够支持完善的链路协商。17是 一 个典型的发射机LinkEQ测试环境。由于发送端与链路协商有关的测试项目 与下面要介绍的接收容限测试的连接和组网方式比较类似,所以细节也可以参考下面章节 内容,其相关的测试软件通常也和接收容限的测试软件集成在一起。为什么PCI-E3.0开始重视接收端的容限测试?江西PCI-E测试维修
简单总结一下,PCIe4.0和PCIe3.0在物理层技术上的相同点和不同点有:(1)PCIe4.0的数据速率提高到了16Gbps,并向下兼容前代速率;(2)都采用128b/130b数据编码方式;(3)发送端都采用3阶预加重和11种Preset;(4)接收端都有CTLE和DFE的均衡;(5)PCIe3.0是1抽头DFE,PCIe4.0是2抽头DFE;(6)PCIe4.0接收芯片的LaneMargin功能为强制要求(7)PCIe4.0的链路长度缩减到12英寸,多1个连接器,更长链路需要Retimer;(8)为了支持应对链路损耗以及不同链路的情况,新开发的PCle3.0芯片和全部PCIe4.0芯片都需要支持动态链路协商功能;信息化PCI-E测试维修PCI-E 3.0数据速率的变化;
PCIe4.0的测试夹具和测试码型要进行PCIe的主板或者插卡信号的一致性测试(即信号电气质量测试),首先需要使用PCIe协会提供的夹具把被测信号引出。PCIe的夹具由PCI-SIG定义和销售,主要分为CBB(ComplianceBaseBoard)和CLB(ComplianceLoadBoard)。对于发送端信号质量测试来说,CBB用于插卡的测试,CLB用于主板的测试;但是在接收容限测试中,由于需要把误码仪输出的信号通过夹具连接示波器做校准,所以无论是主板还是插卡的测试,CBB和CLB都需要用到。
SigTest软件的算法由PCI-SIG提供,会对信号进行时钟恢复、均衡以及眼图、抖 动的分析。由于PCIe4.0的接收机支持多个不同幅度的CTLE均衡,而且DFE的电平也 可以在一定范围内调整,所以SigTest软件会遍历所有的CTLE值并进行DFE的优化,并 根据眼高、眼宽的结果选择比较好的值。14是SigTest生成的PCIe4.0的信号质量测试 结果。SigTest需要用户手动设置示波器采样、通道嵌入、捕获数据及进行后分析,测试效率 比较低,而且对于不熟练的测试人员还可能由于设置疏忽造成测试结果的不一致,测试项目 也主要限于信号质量与Preset相关的项目。为了提高PCIe测试的效率和测试项目覆盖 率,有些示波器厂商提供了相应的自动化测试软件。如果被测件是标准的PCI-E插槽接口,如何进行PCI-E的协议分析?
对于PCIe来说,由于长链路时的损耗很大,因此接收端的裕量很小。为了掌握实际工 作环境下芯片内部实际接收到的信号质量,在PCIe3.0时代,有些芯片厂商会用自己内置 的工具来扫描接收到的信号质量,但这个功能不是强制的。到了PCIe4.0标准中,规范把 接收端的信号质量扫描功能作为强制要求,正式名称是Lane Margin(链路裕量)功能。 简单的Lane Margin功能的实现是在芯片内部进行二维的误码率扫描,即通过调整水平方 向的采样点时刻以及垂直方向的信号判决阈值,我的被测件不是标准的PCI-E插槽金手指的接口,怎么进行PCI-E的测试?信息化PCI-E测试维修
PCIE 系统架构及物理层一致性测试;江西PCI-E测试维修
虽然在编码方式和芯片内部做了很多工作,但是传输链路的损耗仍然是巨大的挑战,特 别是当采用比较便宜的PCB板材时,就不得不适当减少传输距离和链路上的连接器数量。 在PCIe3.0的8Gbps速率下,还有可能用比较便宜的FR4板材在大约20英寸的传输距离 加2个连接器实现可靠信号传输。在PCle4.0的16Gbps速率下,整个16Gbps链路的损耗 需要控制在-28dB @8GHz以内,其中主板上芯片封装、PCB/过孔走线、连接器的损耗总 预算为-20dB@8GHz,而插卡上芯片封装、PCB/过孔走线的损耗总预算为-8dB@8GHz。
整个链路的长度需要控制在12英寸以内,并且链路上只能有一个连接器。如果需要支持更 长的传输距离或者链路上有更多的连接器,则需要在链路中插入Re-timer芯片对信号进行 重新整形和中继。图4.6展示了典型的PCle4.0的链路模型以及链路损耗的预算,图中各 个部分的链路预算对于设计和测试都非常重要,对于测试部分的影响后面会具体介绍。 江西PCI-E测试维修