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

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。