PCIE 3.0 的接收機(jī)物理層測(cè)試方案

一、接收機(jī)測(cè)試及環(huán)回工作模式（Loopback ）

隨著信號(hào)速率的不斷提升，只對(duì)高速信號(hào)的發(fā)送端物理層測(cè)試已經(jīng)不能夠完全反應(yīng)系統(tǒng)的特性，因此接收機(jī)測(cè)試也已成為了高速信號(hào)的必測(cè)項(xiàng)目，尤其是對(duì)于信號(hào)速率高于5Gbps 以上，規(guī)范均會(huì)規(guī)定要求產(chǎn)品必須通過(guò)接收機(jī)一致性測(cè)試。接收端測(cè)試的基本原理是測(cè)試儀器(通常使用誤碼分析儀或者信號(hào)源和能分析誤碼的專(zhuān)用協(xié)議分析儀來(lái)完成)發(fā)出特定的碼型給被測(cè)接收端，接收端在環(huán)回(Loopback )模式下再將數(shù)據(jù)接收、恢復(fù)后通過(guò)其Tx 端發(fā)送回測(cè)試儀器，由測(cè)試儀器完成其發(fā)出去的數(shù)據(jù)和接收到的數(shù)據(jù)的對(duì)比，從而分析出誤碼的數(shù)量。

在接收機(jī)測(cè)試之前需要讓被測(cè)件進(jìn)入環(huán)回(Loopback )工作模式狀態(tài)，這樣誤碼儀(PeRT3 )發(fā)出的數(shù)據(jù)信息才能夠經(jīng)過(guò)接收機(jī)內(nèi)部的電路返回到誤碼測(cè)試儀中進(jìn)行計(jì)數(shù)。讓被測(cè)件進(jìn)入環(huán)回(Loopback )工作模式是接收機(jī)測(cè)試至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。若被測(cè)件(DUT )順利進(jìn)入了環(huán)回模式，那么測(cè)試將變得非常方便。具有協(xié)議握手能力的誤碼儀能夠和被測(cè)件進(jìn)行握手通信，從而能通過(guò)協(xié)議的方法讓被測(cè)件更加容易的進(jìn)入環(huán)回測(cè)試模式。目前行業(yè)內(nèi)具有協(xié)議握手功能的誤碼儀只有力科(Teledyne LeCroy )的PeRT3 (Protocol Enabled Receiver and Transmitter Tolerance Tester )系列誤碼儀。其它誤碼儀由于不具備協(xié)議能力，所以不能夠主動(dòng)與被測(cè)件進(jìn)行通信應(yīng)答互動(dòng)，故只能夠被動(dòng)的發(fā)送固定時(shí)間的特定指令給被測(cè)件去設(shè)置其進(jìn)入環(huán)回模式，如果被測(cè)件在進(jìn)入環(huán)回狀態(tài)過(guò)程中的幾個(gè)中間狀態(tài)的時(shí)間間隔稍有變化，即可能會(huì)導(dǎo)致該類(lèi)儀器不能夠讓其進(jìn)入到環(huán)回模式。具有協(xié)議使能誤碼儀將不會(huì)存在這樣的問(wèn)題。

二、PCIE 3.0 進(jìn)入環(huán)回（Loopback ）狀態(tài)步驟

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上圖所示為PCIE 3.0 的主要工作狀態(tài)機(jī)圖，進(jìn)入Loopback 有兩種途徑，其一是DetectPollingConfigurationLoopback ， 另外一種是DetectPollingConfigurationL0 Loopback ;力科的PeRT3 Phoenix 誤碼分析儀兩種進(jìn)入Loopback 的模式都支持。

如下為如何讓被測(cè)DUT 通過(guò)Configuration 進(jìn)入Loopback 模式的步驟示例：

Step1：發(fā)送帶有PAD (K28.3 )碼的TS1 給被測(cè)件，使其進(jìn)入Polling.Active 模式。

Step2：當(dāng)發(fā)送完1024 個(gè) TS1 以及接收到連續(xù)8 個(gè)帶有PAD 或者Loopback 確認(rèn)設(shè)置的TS1 或者TS2 后，被測(cè)件進(jìn)入了Polling.Configuration 狀態(tài)。

Step3：當(dāng)接收到8 個(gè)連續(xù)帶有PAD 的TS2 以及接收到1 個(gè)TS2 后發(fā)出16 個(gè)連續(xù)的TS2后，被測(cè)件進(jìn)入Configuration 狀態(tài)。

Step4：以2.5GT/s 的速率發(fā)送TS1 序列進(jìn)行速度初始化，確認(rèn)能夠支持的速率。

Step5：接著有1ms 的Electrical Idle 碼時(shí)間以允許被測(cè)件調(diào)整速度至對(duì)方所要求的速度，直到滿(mǎn)足要求為止。

Step6：兩個(gè)帶有Loopback 使能設(shè)置的連續(xù)TS1 序列發(fā)送給被測(cè)件，設(shè)置被測(cè)件進(jìn)入Loopback 環(huán)回模式。

下圖所示為力科的PeRT3 Phoenix 進(jìn)入環(huán)回模式的設(shè)置示意圖：

三、力科的PCIE 3.0 接收機(jī)測(cè)試方案-PeRT3 Phoenix

力科的PeRT3 (包Eagle 和Phoenix 兩種型號(hào)，Phoenix 速率更高)誤碼測(cè)試系統(tǒng)的全稱(chēng)為具有協(xié)議使能的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)容限測(cè)試儀，也是行業(yè)內(nèi)唯一一款帶有協(xié)議握手能力(Protocol Aware )的誤碼測(cè)試儀。PeRT3 具備了BERT 的Pattern Generator 和Error Detector功能，可以對(duì)輸入信號(hào)注入不同頻段的隨機(jī)抖動(dòng)和固有抖動(dòng)，而且獨(dú)有的協(xié)議層分析能力可以對(duì)被測(cè)件進(jìn)行初始化和遙控，控制其進(jìn)入或者退出環(huán)回模式，使接收機(jī)測(cè)試更加方便和快捷，還可以測(cè)量Frame Error Rate ，并識(shí)別和記錄協(xié)議層的錯(cuò)誤。PeRT3 Phoenix 內(nèi)置三階去加重/預(yù)前沖、具有基于協(xié)議握手能力設(shè)置被測(cè)件進(jìn)入Loopback 環(huán)回模式、能夠過(guò)濾掉為了傳輸同步增加或者減少的SKP 碼;內(nèi)置有PCIE 3.0 的接收機(jī)測(cè)試所需要的抖動(dòng)源(SJ、RJ 、差模抖動(dòng)、共模抖動(dòng)等)。

PCIE 3.0 的接收機(jī)測(cè)試需要PeRT3 和示波器 (推薦SDA830Zi-A )，需要示波器用于對(duì)誤碼儀PeRT3 的校準(zhǔn)：

下圖顯示了PCIE 3.0 的接收機(jī)測(cè)試規(guī)范所規(guī)定的設(shè)置要求(去加重、預(yù)沖、RJ 、SJ、DM Jitter 、CM Jitter 等)及PeRT3 能夠?qū)崿F(xiàn)的功能及連接示意圖：

PCIE 3.0 接收端測(cè)試抖動(dòng)源校準(zhǔn)連接示意圖：

來(lái)自于PCIE 3.0 規(guī)范的接收機(jī)測(cè)試的抖動(dòng)源校準(zhǔn)連接圖及要求：

示波器采集到數(shù)據(jù)后會(huì)自動(dòng)導(dǎo)入到Sigtest 中進(jìn)行測(cè)試分析，眼圖測(cè)試的后處理(包括CTLE/DFE/CDR 等可以在Sigtest 中完成，也可以使用力科示波器SDA830Zi-A 中的

SDAII/EYEDOCTORII 軟件完成)，力科示波器中集成了Sigtest 軟件。

PCIE 3.0 接收端抖動(dòng)容限測(cè)試設(shè)置及連接示意圖及測(cè)試結(jié)果：

接收機(jī)測(cè)試推薦使用的碼型為Modified Compliance Pattern ;對(duì)于Add-In Card 被測(cè)件來(lái)說(shuō)，誤碼測(cè)試儀輸出的100MHz 的時(shí)鐘需要連接到CBB 板的時(shí)鐘輸入端口;對(duì)于System 被測(cè)件來(lái)說(shuō)，CLB 板上來(lái)自于被測(cè)系統(tǒng)的100MHz 時(shí)鐘輸出需要連接到誤碼儀的參考時(shí)鐘輸入，經(jīng)過(guò)規(guī)范要求的PLL 濾波后，用于驅(qū)動(dòng)儀器的信號(hào)傳輸。誤碼儀做誤碼檢測(cè)時(shí)需要過(guò)濾到為了信號(hào)同步而插入的SKP 碼。