泰克 DSA70000 系列示波器跨越多個(gè)串行總線通道和層次

串行總線實(shí)施技術(shù)的發(fā)展變化使得設(shè)計(jì)人員要尋求更完善的分析和調(diào)試的解決方案，這些解決方案不僅需要能從一條傳輸路徑獲取總線活動(dòng)情況，同時(shí)也要能從多個(gè)通道同時(shí)獲取總線傳輸情況，然后解釋信號(hào)的邏輯和物理行為。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明的第一代串行總線技術(shù)現(xiàn)在已得到廣泛部署。很多采取新技術(shù)的消費(fèi)產(chǎn)品正隨著 PCI Express、Serial ATA 及其它串行實(shí)施而不斷涌現(xiàn)。這些總線架構(gòu)在比相應(yīng)并行總線提供更高的數(shù)據(jù)速率的同時(shí)也簡(jiǎn)化了線路布局。最近，這些尖端的串行技術(shù)開(kāi)始在領(lǐng)先的設(shè)計(jì)中使用。

更快速的串行總線技術(shù)（第二代和第三代串行總線結(jié)構(gòu)，如HDMI1.3、SATA III 和 PCI-Express 2.0）已開(kāi)始出現(xiàn)或正在開(kāi)發(fā)過(guò)程中。很多此類(lèi)串行數(shù)據(jù)總線設(shè)計(jì)都采用多通道結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以取得更高的數(shù)據(jù)速率。在多通道配置中，串行數(shù)據(jù)包首先被分解，然后在大致相同的時(shí)間通過(guò) 4 個(gè)、8 個(gè)或更多的“通道”進(jìn)行傳輸。很明顯，4 通道能比一個(gè)串行通道傳輸更多信息。由于現(xiàn)在非常普遍的 SERDES（串行器/解串器）器件技術(shù)，這一架構(gòu)中發(fā)送端和接收端對(duì)數(shù)據(jù)的整理性能已不是問(wèn)題。以前的并行總線設(shè)計(jì)要求極為嚴(yán)格的時(shí)鐘時(shí)序和數(shù)據(jù)同步，而SERDES 將物理層結(jié)構(gòu)從這種工作中解放出來(lái)。得益于此，相互之間具有相關(guān)性但在時(shí)間上松散排列的數(shù)據(jù)包段能夠以離散的方式穿過(guò)發(fā)送器和接收器之間的通道。在 2006/2007的冬季，多通道配置將能從 4 通道發(fā)展到 32 通道。

許多串行總線共有的另一個(gè)特點(diǎn)是數(shù)據(jù)包的 8b/10b 編碼。8b/10b 方案將 8 比特?cái)?shù)據(jù)字節(jié)轉(zhuǎn)換為 10 比特符號(hào)，以便進(jìn)行串行傳輸。無(wú)論數(shù)據(jù)值是多少，編碼都能確保 1 和 0 的相對(duì)平衡混合，這簡(jiǎn)化了時(shí)鐘恢復(fù)的環(huán)節(jié)。編碼提供的附加比特還有助于錯(cuò)誤檢測(cè)。問(wèn)題在于對(duì)于要獲取信號(hào)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證、兼容性和故障排除工作的工程師來(lái)說(shuō)，8b/10b 編碼同時(shí)也增加了數(shù)據(jù)提取的環(huán)節(jié)從而令測(cè)試更為復(fù)雜。

新型泰克DSA70000 系列數(shù)字串行分析儀既能滿足物理層的要求，也能滿足協(xié)議采集要求。這些工具填補(bǔ)了長(zhǎng)期以來(lái)傳統(tǒng)示波器采集和協(xié)議分析儀采集之間的鴻溝，此間的前者更注重捕捉信號(hào)的全部模擬細(xì)節(jié)，而后者需要對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，但局限于捕捉純數(shù)字，即二進(jìn)制信號(hào)。

物理層問(wèn)題被多通道采集所化解

DSA70000 儀器通過(guò)解決物理層設(shè)計(jì)問(wèn)題為串行器件有效性、兼容性測(cè)量和調(diào)試工作提供了完全集成的方案。來(lái)自于這三項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)要求包括了從信號(hào)完整性測(cè)量到追蹤明顯邏輯錯(cuò)誤的這些環(huán)節(jié)。

在多通道串行總線上進(jìn)行驗(yàn)證或調(diào)試工作的設(shè)計(jì)人員需要在 4 個(gè)或更多的通道中同時(shí)獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集。在驗(yàn)證工作中，用戶需要存儲(chǔ)信息，以便在稍后過(guò)程中遇到問(wèn)題時(shí)提取這些信息供檢索和更深的分析。總之，用戶有必要了解發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)的信號(hào)環(huán)境。記錄 4 個(gè)通道內(nèi)的時(shí)間相關(guān)數(shù)據(jù)不僅能讓我們深入了解干擾事件，還能了解該事件前后每個(gè)通道上的狀況。DSA70000 系列能夠以全速實(shí)時(shí)采樣率在全部 4 個(gè)通道上捕捉長(zhǎng)達(dá) 4 ms 內(nèi)的高速串行數(shù)據(jù)流。

對(duì)于進(jìn)行調(diào)試工作的技術(shù)人員，多通道采集能讓設(shè)計(jì)人員觀察通道之間的交互。在當(dāng)今緊湊的線路設(shè)計(jì)中，瞬時(shí)信號(hào)很可能從一個(gè)信號(hào)路徑傳播到鄰近的另一個(gè)信號(hào)路徑。這就是所謂的“串?dāng)_”，它也是在高速串行器件中影響兩個(gè)或更多通道的許多異?，F(xiàn)象之一。DSA70000 系列儀器能夠以全速采樣率同時(shí)采集 4 個(gè)通道的數(shù)據(jù)，因此用戶也可以輕松了解通道之間的交互性，比如說(shuō)，通道 2 中的偏差如何影響通道 3 中的信號(hào)邊沿。

DSA70000 示波器的抖動(dòng)分析功能已經(jīng)過(guò)了實(shí)踐的檢驗(yàn)，該設(shè)備可以一次采集全部 4 個(gè)通道的數(shù)據(jù)，以便了解抖動(dòng)特性-- 如時(shí)間間隔誤差（TIE）及隨機(jī)性和確定性抖動(dòng)（RJ/DJ）等。

其它物理層的任務(wù)更適合以“一次一個(gè)通道”的方式進(jìn)行。對(duì)于很多特征化測(cè)量，設(shè)計(jì)人員必須從單通道波形的角度確定信號(hào)完整性問(wèn)題。在此，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了逐個(gè)通道眼圖分析工作的規(guī)范。DSA70000 系列的串行兼容性和分析工具集可以令用戶針對(duì)當(dāng)今特定的領(lǐng)先串行總線標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該工具集進(jìn)行選擇，由此加快了眼圖分析的速度。

8b/10b 協(xié)議觸發(fā)打開(kāi)了通向更高層次的大門(mén)

DSA70000 系列可以幫助設(shè)計(jì)人員使用 8b/10b 觸發(fā)來(lái)追蹤與協(xié)議有關(guān)的問(wèn)題，8b/10b 觸發(fā)這一強(qiáng)大實(shí)時(shí)硬件功能在業(yè)內(nèi)處于獨(dú)一無(wú)二的地位。

大多數(shù)串行總線在協(xié)議級(jí)使用“8b/10b”編碼。在這種格式中，8 比特的字映射為 10 比特的字符序列，這些字符序列包含經(jīng)過(guò)控制的混合 1 和 0，以便促進(jìn)時(shí)鐘恢復(fù)和錯(cuò)誤檢測(cè)。8b/10b 編碼提供了數(shù)據(jù)和控制字符的基礎(chǔ)集。而現(xiàn)有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)則基于這一常用字符集來(lái)定義更高層的協(xié)議。

物理層問(wèn)題可能導(dǎo)致協(xié)議錯(cuò)誤，此外，更高層次（如鏈接層）的工作會(huì)由于傳輸邏輯的問(wèn)題或其它問(wèn)題而產(chǎn)生自身錯(cuò)誤。直到最近，協(xié)議采集一直是專(zhuān)用協(xié)議分析儀所壟斷的領(lǐng)域，但是泰克在 TDS6000C 系列超高性能示波器中率先以高達(dá) 3.125Gb/s 的數(shù)據(jù)速率上實(shí)現(xiàn)了8b/10b 觸發(fā)，以幫助工程師們捕捉清晰的、與物理層行為相關(guān)的代碼組合?，F(xiàn)在，最新的DSA70000 系列中也包含了同樣的功能。新型號(hào)只要能探測(cè)到 8b/10b 流量，就能對(duì)其進(jìn)行解碼。

最后，觸發(fā)組合包含 40 比特的流，但是用戶可以按照比特、字或字符來(lái)輸入需要的觸發(fā)參數(shù)。用戶得以在 8b/10b 流量的符號(hào)語(yǔ)言中高效工作，而不是在單個(gè)比特的沉悶環(huán)境中工作。而且，觸發(fā)器對(duì)輸入的數(shù)據(jù)響應(yīng)是實(shí)時(shí)的。設(shè)計(jì)人員可以設(shè)置觸發(fā)器，使它能檢測(cè)到特定的錯(cuò)誤條件，而不是漫無(wú)目的地捕捉一個(gè)窗口的數(shù)據(jù)并反復(fù)這一搜索過(guò)程直到發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤為止。由于能夠在信號(hào)錯(cuò)誤在發(fā)生時(shí)就得到確認(rèn)，而無(wú)須事后分析，這簡(jiǎn)化了操作并縮短了解決問(wèn)題的時(shí)間。

一旦獲取 8b/10b 數(shù)據(jù)，儀器會(huì)將字符級(jí)和字級(jí)的細(xì)節(jié)與帶有注解的波形一起顯示。這些信息包括：

?信號(hào)行為和 10 比特符號(hào)內(nèi)容
?字符及其數(shù)據(jù)或符號(hào)值
?字級(jí)信息，如基元和更高結(jié)構(gòu)

解碼的 8b/10b 信號(hào)視圖和波形視圖將被同步，這樣，其中一個(gè)的影響可以與另一個(gè)的條件進(jìn)行比較。字視圖中標(biāo)出的錯(cuò)誤可以一直追蹤到物理層信號(hào)活動(dòng)。

總結(jié)

新型 DSA70000 系列數(shù)字串行分析儀滿足了設(shè)計(jì)人員對(duì)于串行數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試解決方案的需求，可以幫助串行總線設(shè)計(jì)人員評(píng)估物理層行為和協(xié)議級(jí)活動(dòng)以及二者之間的交互特性。性能優(yōu)異的全帶寬多通道采集意味著工程師們可以看到并解決通道之間串?dāng)_和干擾引起的問(wèn)題。類(lèi)似地，耗費(fèi)時(shí)間的抖動(dòng)測(cè)量也可以在所有通道上一次執(zhí)行完成。先進(jìn)的 8b/10b 觸發(fā)幫助用戶捕捉協(xié)議級(jí)錯(cuò)誤，并在調(diào)試階段將這些錯(cuò)誤與物理（波形）事件關(guān)聯(lián)起來(lái)。DSA70000 系列填補(bǔ)了波形采集和純粹基于協(xié)議的分析工具之間的鴻溝。