PCIE 3.0 的接收機(jī)物理層測試方案

一、接收機(jī)測試及環(huán)回工作模式（Loopback ）

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

在接收機(jī)測試之前需要讓被測件進(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)過接收機(jī)內(nèi)部的電路返回到誤碼測試儀中進(jìn)行計(jì)數(shù)。讓被測件進(jìn)入環(huán)回(Loopback )工作模式是接收機(jī)測試至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。若被測件(DUT )順利進(jìn)入了環(huán)回模式，那么測試將變得非常方便。具有協(xié)議握手能力的誤碼儀能夠和被測件進(jìn)行握手通信，從而能通過協(xié)議的方法讓被測件更加容易的進(jìn)入環(huán)回測試模式。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件去設(shè)置其進(jìn)入環(huán)回模式，如果被測件在進(jìn)入環(huán)回狀態(tài)過程中的幾個(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DUT 通過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)間以允許被測件調(diào)整速度至對方所要求的速度，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)送給被測件，設(shè)置被測件進(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)測試方案-PeRT3 Phoenix

力科的PeRT3 (包Eagle 和Phoenix 兩種型號，Phoenix 速率更高)誤碼測試系統(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 )的誤碼測試儀。PeRT3 具備了BERT 的Pattern Generator 和Error Detector功能，可以對輸入信號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被測件進(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)測試更加方便和快捷，還可以測量Frame Error Rate ，并識別和記錄協(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)置被測件進(jìn)入Loopback 環(huán)回模式、能夠過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)測試需要PeRT3 和示波器 (推薦SDA830Zi-A )，需要示波器用于對誤碼儀PeRT3 的校準(zhǔn)：

下圖顯示了PCIE 3.0 的接收機(jī)測試規(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：