PCIE 3.0的動態(tài)均衡測試挑戰(zhàn)
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因為PCIE 3.0信號的速率可以達到8Gb/s，而且鏈路通道走線也可能會很長，這可能會導(dǎo)致高速信號衰減過大，在接收端無法得到張開的眼圖。因此在PCIE 3.0的Tx和Rx端均使用了均衡設(shè)置，以補償長鏈路時高速信號的衰減。
但由于實際產(chǎn)品中PCIE 3.0信號的傳輸鏈路的長度是不一致的，有時候長，有時候短，此時可能只需要Tx發(fā)送端的均衡即可實現(xiàn)良好的補償，而不需要Rx端的均衡;或者在Tx發(fā)送端與Rx接收端使用相應(yīng)的均衡等級組合才可能得到最優(yōu)的眼圖。而Tx端有11級Preset均衡設(shè)置，Rx端也有具有行為特性(即相關(guān)的參數(shù)設(shè)置會隨著情況的不同而不同)的CTLE、DFE等多種均衡算法和設(shè)置以及CDR時鐘恢復(fù)，這使得針對不同的鏈路情況設(shè)置不同的均衡設(shè)置變得更加復(fù)雜。
PCIE 3.0中使用了動態(tài)均衡(Dynamic Equalization)的方法來自動實現(xiàn)和配置得到最優(yōu)的均衡組合以滿足不同時候的需要。即系統(tǒng)會自動根據(jù)鏈路的情況分析高速信號在接收端的性能(眼圖等)，通過分析結(jié)果來指導(dǎo)Tx發(fā)送端和Rx接收端如何設(shè)置均衡參數(shù)。如下圖所示，在PCIE 3.0的發(fā)送端和接收端器件工作初始化過程中，系統(tǒng)會根據(jù)對鏈路的分析情況，要求Rx接收端發(fā)送TxEQ Preset設(shè)置請求給Tx發(fā)送端要求其進行相應(yīng)的Preset均衡設(shè)置，Tx發(fā)送端也會發(fā)送RxEQ均衡設(shè)置請求給接收端要求其進行相應(yīng)的RxEQ設(shè)置，通過這樣一個初始化過程獲得一個最優(yōu)的均衡設(shè)置，從而在接收端得到最優(yōu)化的高速信號(眼圖)。
PCIE 3.0的動態(tài)均衡初始化過程包括如下4個階段：
Phase 0：下行端口使用8b/10b編碼方式傳達發(fā)送端和接收端預(yù)設(shè)值(preset)給上行端口，這些值使用TS2(Train Sequence2)訓(xùn)練序列來傳達。當(dāng)信號速率切換到8GT/s以后，上行端口發(fā)出包含有其收到的預(yù)設(shè)(Preset)值的TS1訓(xùn)練序列。
Phase 1：通過交流TS1序列，帶有預(yù)設(shè)(Preset)的8GT/s初始化鏈接成功(BER=10e-4)。
Phase 2：下行端口器件通過TS1訓(xùn)練序列發(fā)送均衡請求來調(diào)整上行端口器件的輸出設(shè)置，直到獲得最優(yōu)設(shè)置為止(BER=10e-12)。
Phase 3：上行端口器件通過TS1訓(xùn)練序列發(fā)送均衡(均衡系數(shù)/預(yù)設(shè))請求來調(diào)整下行端口器件的輸出設(shè)置，直到獲得最優(yōu)設(shè)置為止(BER=10e-12)。
二、PCIE 3.0中使用的動態(tài)均衡的優(yōu)缺點
PCIE 3.0中使用動態(tài)均衡方法能夠針對不同的情形自動配置并優(yōu)化發(fā)送端和接收端的均衡設(shè)置，補償信號的傳輸通道對高速信號帶來的影響(如損耗)，以在接收端獲得最好的信號質(zhì)量。
但是動態(tài)均衡優(yōu)化過程需要花費時間，有時候可能會導(dǎo)致系統(tǒng)工作或運行超時等錯誤。因此，PCI Express® Architecture PHY Test Specification Revision 3.0 規(guī)范的2.3, 2.4, 2.7, 2.10 及2.11等章節(jié)規(guī)定了對動態(tài)均衡鏈接(link equalization)的測試，規(guī)定動態(tài)均衡鏈接需要在特定的時間內(nèi)(小于500ns)完成。
三、PCIE 3.0中動態(tài)均衡的測試挑戰(zhàn)
由于動態(tài)均衡測試需要測試儀器能夠具有協(xié)議能力，即儀器可以與被測件進行協(xié)議握手通信。當(dāng)前很多測試方案中的誤碼儀都不具備協(xié)議能力。只有力科公司(Teledyne LeCroy)的PeRT3 Phoenix具有基于PCIE 3.0的協(xié)議通信能力。因此，目前只有力科公司(Teledyne LeCroy)能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)范要求的這項測試，也是PCI-SIG協(xié)會推薦的測試方法，如下圖所示為摘自PCI-SIG協(xié)會網(wǎng)站上對于PCIE 3.0的Tx/Rx Link Equalization測試項目所推薦的測試設(shè)備:
四、力科針對PCIE 3.0的Tx/Rx Link Equalization測試方案
1、Tx Link Equalization測試
(1)測試設(shè)備：PeRT3 Phoenix(具有協(xié)議使能的接收端發(fā)送端容限測試儀)及示波器SDA8Zi
(2)測試目的：被測件的Tx端是否能夠應(yīng)答協(xié)議級別的均衡預(yù)設(shè)請求，是否能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成響應(yīng)。
(3)測試連接示意圖如下：
如圖中所描述，示波器將配合自帶的測量參數(shù)和力科示波器獨有的基于PCIE 3.0的協(xié)議分析軟件(Protosync協(xié)議分析軟件)實現(xiàn)Tx Link Equalization的測量。
2、Rx Link Equalization測試
(1)測試設(shè)備：PeRT3 Phoenix(具有協(xié)議使能的接收端發(fā)送端容限測試儀)
(2)測試目的：被測件的Rx端是否能夠應(yīng)答協(xié)議級別的均衡預(yù)設(shè)請求，是否能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成響應(yīng)。
(3)測試連接示意圖如下：
安裝相關(guān)步驟完成設(shè)置，能夠進入loopback 進行誤碼測試，即表示Rx Link Equalization 測試滿足要求。具體步驟請參考：LeCroy_CEM3_0_Link_EQ_Test_Procedure_v0_9pdf。
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