聚焦于PCIe 3.0和4.0中的动态均衡技术,本文介绍其原理、实现及其相关的一致性测试,这种动态均衡技术被称作“link Equalization”(链路均衡,简称为LEQ)。本系列文章分上下两篇,本文是下篇实践篇,重点介绍Rx链路均衡的测试和调试,泰克公司的自动化软件为此提供了业界最优的解决方案。
本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202004/411843.htm
另外,泰克PCI Express专家David Bouse将在4月10日(周五)13:00-16:00直播课堂【PCI Express 5.0规范更新解读和测试揭秘】讲解如何解决PCIe 5.0的新测试挑战:https://info.tek.com/cn-pcie-mofu.html。
接收端链路均衡测试(RxLEQ)
在PCIe 2.0的时代,通常只要保证了发送端的信号质量,那么整个系统也就能够正常工作;因此接收端测试并不是必测项。但在PCIe 3.0/4.0中,由于速率成倍的增加;并且又经过长走线的传输,因此在接收端采用了复杂的均衡技术;因此在PCIe 3.0/4.0中接收端测试属于必测项。
● 压力眼图的校准就是:定量地规定这个劣化信号劣化到何种程度、以及测量该劣化信号的方法;
● 进入环回模式:为了检测接收端是否正确接收该信号;需要将已经接收到的信号原封不动地环回到待测的发送端;然后误码仪对这个环回的信号进行判断。因此需要让待测进入环回模式;
● 进行误码率测试:使用规定好的码型进行误码率测试。
● TP1校准:TP1指的是整个参考信道的近端,在该处校准幅度、随机抖动Rj、正弦抖动Sj、以及Tx EQ。
● TP2校准:TP2指的是整个参考信道的远端,在该处校准DMSI、CMSI、以及最终的眼高/眼宽。
图4 PCIe 3.0 TP2校准拓扑连接:(a) 插卡的校准 (b) 系统板的校准
完成了拓扑连接之后,就可以进行PCIe 3.0的TP2的校准了。在最终眼高/眼宽的校准过程,通过调整Rj和DMSI,来达到最终的眼高/眼宽要求。这里存在的风险是:有时候协会提供的治具一致性较差;需要很大的Rj或DMSI才能够达到最终的眼高/眼宽要求。而这并不符合在真实的情况下的Rj和DMSI的情况。
因此在PCIe 4.0中TP2的校准修改了相应的校准策略,引入了一个ISI板,优先来调节参考信道的ISI值,来对眼图进行调整。当眼图接近到最终的眼高/眼宽附近时,再通过调整DMSI,Sj和幅度来达到最终的眼高/眼宽,并且DMSI,Sj和幅度的调整范围做了限制,从而能够比较真实地模拟现实中的情况。
图5 PCIe 4.0 TP2校准拓扑连接:(a) 插卡的校准 (b) 系统板的校准
如前所述,在PCIe 4.0的校准过程中,需要参考信道的ISI值,这就涉及到一个ISI pair的迭代过程,整个迭代过程的起点是-28 dB的端到端的损耗,依据计算出来的眼高/眼宽来确定下一个ISI pair;端到端的损耗调整范围为-27 dB ~ 30dB。泰克公司的PCIe Rx自动化软件能够提供链路端到端损耗的估算,用户可以自行决定是否继续进行ISI迭代。
进入环回模式
LEQ的测试对测试仪器提出了很高的要求。它要求测试仪器能够完成协议级别的动态应答和训练。在工业界中,一般称这样的仪器为“协议感知”型仪器(Protocol-aware Instrument)。
图 7 PCIe 3.0&4.0进入环回模式:(a)从Configuration进入 (b)从Recovery进入
进行误码率测试
若成功了进入了Loopback,那么后续的误码率测试就很简单。误码仪发送Modified Compliance Pattern,检查1012个比特数据;若不超过1个误码;那么就算通过;否则就未通过。
诊断和调试
在进行Rx LEQ环回测试时,有两条数据通路:接收数据通路和环回数据通路。由于Rx LEQ是针对接收数据通路的测试,因此用户必须保证不会由于环回数据通路的原因而导致误码仪的DET进行了误判。泰克的BSX系列的误码仪具有丰富的眼图测试功能,如图8所示。这样用户再不进行任何拓扑连接改变的情况下,就能够进行误码的调试。
用户可以使用泰克公司提供的“Empty A – Modified Compliance B.ram”文件,就能够使得被测对象稳定地进入Compliance模式,然后通过这个ran文件进行码型切换,将被测对象的输出端切换到8Gbps或16Gbps,观察哪个预设定值能够给出最好的眼图。然后在图9中设置“Preset/Hint”成刚才的预设置,就能够保证环回数据通路不会引入误判的误码。
图 11 差模噪声的裕度测试:(a) 设定界面 (b) 扫描测试界面