PCIE GEN3中的TxEQ動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試

一、PCIE 3.0中使用的動(dòng)態(tài)均衡的優(yōu)缺點(diǎn)
PCIE 3.0中使用動(dòng)態(tài)均衡方法能夠針對(duì)不同的情形自動(dòng)配置并優(yōu)化發(fā)送端和接收端的均衡設(shè)置，補(bǔ)償信號(hào)的傳輸通道對(duì)高速信號(hào)帶來的影響（如損耗），以在接收端獲得最好的信號(hào)質(zhì)量。

但是動(dòng)態(tài)均衡優(yōu)化過程需要花費(fèi)時(shí)間，有時(shí)候可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)工作或運(yùn)行超時(shí)等錯(cuò)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(duì)動(dòng)態(tài)均衡鏈接（link equalization）的測(cè)試，規(guī)定動(dòng)態(tài)均衡鏈接需要在特定的時(shí)間內(nèi)（小于1000ns）完成。

二、PCIE 3.0中動(dòng)態(tài)均衡的測(cè)試挑戰(zhàn)及測(cè)試要求
由于動(dòng)態(tài)均衡測(cè)試需要測(cè)試儀器能夠具有協(xié)議能力，即儀器可以與被測(cè)件進(jìn)行協(xié)議握手通信。當(dāng)前很多測(cè)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）能夠完整方便的實(shí)現(xiàn)規(guī)范要求的這項(xiàng)測(cè)試。

當(dāng)子卡（AIC）插到系統(tǒng)（SYS）上時(shí)，兩個(gè)發(fā)送端之間的通道長(zhǎng)度還是未知的。為了在兩者之間建立特定可接受的BER的通信，就需要?jiǎng)討B(tài)的設(shè)置發(fā)送端和接收端均衡以至于該未知的通道能夠得到有效的補(bǔ)償。

發(fā)送端均衡（TxEQ）是通過一個(gè)3階FIR濾波器實(shí)現(xiàn)的，每一階的權(quán)重被稱為Cursor系數(shù)。這些系數(shù)設(shè)置的影響體現(xiàn)在發(fā)送端信號(hào)的去加重和預(yù)過沖上。不同的去加重和預(yù)過沖的組合被稱為Preset，總共有11個(gè)Preset，P0-P10。為了調(diào)整TxEQ，系統(tǒng)（SYS）和子卡（AIC）需要進(jìn)入一個(gè)叫做Recovery的狀態(tài)。Recovery狀態(tài)包括4個(gè)子狀態(tài)，Phase 0-3，也是動(dòng)態(tài)均衡發(fā)生的4個(gè)階段。所有的鏈路均衡測(cè)試也發(fā)生在這四個(gè)階段。下面為四個(gè)階段的簡(jiǎn)要描述：

Phase 0：子卡和系統(tǒng)都發(fā)送2.5 GT/s的信號(hào)且一些固定編碼的TxEQ和RxEQ設(shè)置從Bios中被加載。系統(tǒng)（System）向子卡（AIC）發(fā)出請(qǐng)求以使用Bios的TxEQ和RxEQ設(shè)置。這些設(shè)置用于建立進(jìn)入8 GT/s速率的初始化連接，因此子卡（AIC）能夠正確的響應(yīng)來自系統(tǒng)（System）的請(qǐng)求是非常重要的。

Phase 1：8GT/s初始化鏈接成功（BER=10e-4）。系統(tǒng)和子卡均通過FS/LF廣播EQ能力。此階段沒有測(cè)試進(jìn)行。

Phase 2：下行端口器件（子卡）在調(diào)整自身RxEQ以獲得最優(yōu)設(shè)置的同時(shí)通過發(fā)送不同的Preset或者Cursor值請(qǐng)求來調(diào)整上行端口器件的TxEQ設(shè)置。當(dāng)AIC的RxEQ和SYS的TxEQ的組合達(dá)到一個(gè)最優(yōu)設(shè)置后，退出Phase 2。為了這一過程能夠順利完成，需要進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試：
1）當(dāng)在Phase 2時(shí)，AIC發(fā)出Preset請(qǐng)求后，SYS能夠回應(yīng)正確的Preset。

2）當(dāng)在Phase 2時(shí)，AIC發(fā)出Cursor請(qǐng)求后，SYS能夠回應(yīng)正確的Cursor。

3）SYS能夠快速的響應(yīng)來自協(xié)議層和電氣層的請(qǐng)求。測(cè)試要求不小于1000 ns。

Phase 3：上行行端口器件（Syse）在調(diào)整自身RxEQ以獲得最優(yōu)設(shè)置的同時(shí)通過發(fā)送不同的Preset或者Cursor值請(qǐng)求來調(diào)整下行端口器件的TxEQ設(shè)置。當(dāng)Sys的RxEQ和AIC的TxEQ的組合達(dá)到一個(gè)最優(yōu)設(shè)置后，退出Phase 3。為了這一過程能夠順利完成，需要進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試：
1）當(dāng)在Phase 3時(shí)，SYS發(fā)出Preset請(qǐng)求后，AIC能夠回應(yīng)正確的Preset。
2）當(dāng)在Phase 2時(shí)，SYS發(fā)出Cursor請(qǐng)求后，AIC能夠回應(yīng)正確的Cursor。
3）AIC能夠快速的響應(yīng)來自協(xié)議層和電氣層的請(qǐng)求。測(cè)試要求不小于1000 ns。

Exit Recovery：當(dāng)完成Recovery的每一個(gè)階段后，被測(cè)DUT需要有能力進(jìn)入Loopback并支持至少BER（1E-12）的誤碼率。

1）AIC能夠進(jìn)入Loopback并在2：05 BER測(cè)試時(shí)誤碼為1或者0（PeRT3使用校準(zhǔn)后的抖動(dòng)源和在Phase 2過程中DUT所申請(qǐng)的他TxEQ設(shè)置）。
2）SYS能夠進(jìn)入Loopback并在2：05 BER測(cè)試時(shí)誤碼為1或者0（PeRT3使用校準(zhǔn)后的抖動(dòng)源和在Phase 2過程中DUT所申請(qǐng)的他TxEQ設(shè)置）。

三、力科針對(duì)PCIE 3.0的TxEQ響應(yīng)時(shí)間的測(cè)試步驟及原理
1、所需測(cè)試設(shè)備
（1）PeRT3 Phoenix（具有協(xié)議使能的接收端發(fā)送端容限測(cè)試儀）
（2）示波器SDA8Zi
（3）基于示波器的解碼及協(xié)議分析儀軟件（Protosync）
（4）自動(dòng)測(cè)試腳本
2、測(cè)試方法和步驟
（1）PeRT3的校準(zhǔn)

（2）TxEQ 校準(zhǔn)連接圖（以Add in Card為例）

（3）TxEQ響應(yīng)時(shí)間測(cè)試連接圖（以Add in Card為例，RxEQ測(cè)試連接圖相同）

（4）TxEQ響應(yīng)時(shí)間測(cè)試原理和方法（以Add in Card為例）
按照上述步驟完成校準(zhǔn)和測(cè)試連接后，運(yùn)行自動(dòng)測(cè)試腳本，PeRT3 Phoenix會(huì)與被測(cè)件完成Phase 0到Phase 3四個(gè)階段的動(dòng)態(tài)均衡測(cè)試過程。對(duì)于AIC測(cè)試，在Phase 0階段，AIC啟動(dòng)初始的preset請(qǐng)求P7；在Phase 2階段，PeRT3將合理的回應(yīng)來自于被測(cè)件DUT的preset或者cursor請(qǐng)求；進(jìn)入Phase 3后，PeRT3將請(qǐng)求被測(cè)DUT從P7切換到P1。當(dāng)preset切換請(qǐng)求被發(fā)出時(shí)，PeRT3將發(fā)出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)給示波器用于對(duì)示波器的觸發(fā)。功分器的使用使得示波器能夠捕獲preset切換請(qǐng)求過程中的上行和下行通信信號(hào)波形。上述過程被用于確定PeRT3發(fā)出請(qǐng)求以及被測(cè)DUT的協(xié)議和電氣響應(yīng)的時(shí)間，同時(shí)用于測(cè)試協(xié)議和電氣響應(yīng)時(shí)間。

如下圖所示，左側(cè)的上下兩個(gè)波形分別是PeRT3發(fā)出的波形及其局部放大波形，右側(cè)的兩個(gè)波形分別是被測(cè)DUT發(fā)出的響應(yīng)波形及其局部放大波形。屏幕下方顯示的圖形是安裝在示波器上的協(xié)議分析儀軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)PeRT3發(fā)出的波形以及被測(cè)DUT發(fā)出的波形的協(xié)
議分析，從協(xié)議分析儀結(jié)果中EQ參數(shù)（PeRT3發(fā)出P7到P1的切換請(qǐng)求）可以看到PeRT3發(fā)出請(qǐng)求的協(xié)議序列以及被測(cè)DUT響應(yīng)的協(xié)議信息。因?yàn)閰f(xié)議分析軟件中的協(xié)議解碼信息與示波器屏幕上的模擬波形是同步的，所以可以通過協(xié)議信息來定位模擬波形的位置，如下圖中可以通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊籃色框處的協(xié)議信息來定位PeRT3發(fā)出請(qǐng)求的時(shí)間，同時(shí)根據(jù)示波器上被測(cè)DUT發(fā)出的模擬波形的幅度變化來確定DUT電氣響應(yīng)的時(shí)刻，從而確定DUT的電氣響應(yīng)時(shí)間，而PeRT3發(fā)出波形的請(qǐng)求協(xié)議信息中的Time Delta值即為DUT的協(xié)議響應(yīng)時(shí)間。