利用示波器實(shí)現(xiàn)高速的全方位分析

在高速信號(hào)調(diào)試時(shí)工程師必須首先調(diào)試并驗(yàn)證其設(shè)計(jì)是否符合物理層規(guī)范。在此階段，信號(hào)完整性(如眼圖和抖動(dòng))是關(guān)鍵問題，很多這種驗(yàn)證和調(diào)試是通過使用偽隨機(jī)碼序列(PRBS)或循環(huán)測(cè)試碼，并結(jié)合示波器及示波器廠家提供的串行數(shù)據(jù)眼圖和抖動(dòng)分析軟件來(lái)完成的。

在確保物理層信號(hào)質(zhì)量沒有問題后，串行信號(hào)從測(cè)試碼變?yōu)?b/10b編碼字符序列，此時(shí)系統(tǒng)級(jí)問題成為調(diào)試的重點(diǎn)，問題可能會(huì)出現(xiàn)在物理層-鏈路層域(涉及信號(hào)完整性和數(shù)據(jù)完整性的交叉領(lǐng)域)。這時(shí)，就需要對(duì)物理層信號(hào)實(shí)現(xiàn)解碼分析。

對(duì)于現(xiàn)代的高速串行系統(tǒng)，系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)工作顯得更為突出，協(xié)議間的任何沖突也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，因此分析物理層和鏈路層往往還是不夠的，還必須要對(duì)系統(tǒng)的協(xié)議層進(jìn)行分析，這時(shí)往往需要用到專用的協(xié)議分析儀。本文將為大家重點(diǎn)介紹力科示波器針對(duì)高速串行信號(hào)物理層、鏈路層和協(xié)議層的解決方案。

高速信號(hào)的傳輸過程分析

為了確保較好的信號(hào)傳輸質(zhì)量，高速串行數(shù)據(jù)信號(hào)在傳輸之前往往需要進(jìn)行相應(yīng)的編碼處理，如下圖1所示即為串行信號(hào)簡(jiǎn)單的傳輸過程，在發(fā)送端信號(hào)先進(jìn)行Scrambler和8b/10b編碼處理，處理后的信號(hào)經(jīng)過傳輸鏈路傳輸后進(jìn)入接收端后還需要進(jìn)行10b/8b和Scrambler的解碼處理。我們觀察信號(hào)都需要在傳輸鏈路上進(jìn)行觀察，因此觀察到的是編碼后的加擾信號(hào)和10b信號(hào)。

8b/10b編碼是當(dāng)前大部分高速串行信號(hào)都使用的一個(gè)非常通用的編碼方式。如SATA、PCIE GEN1/2均使用8b/10b編碼方式。使用8b/10b編碼可以確保電路的DC平衡(使得0電平和1電平的密度保持平衡)，這樣系統(tǒng)可以更加準(zhǔn)確的從數(shù)據(jù)中恢復(fù)出理想時(shí)鐘，也可以有效的減小碼間干擾抖動(dòng)，盡可能的減小系統(tǒng)出錯(cuò)的概率。另外，通常8位代表一個(gè)數(shù)據(jù)位，如果所有位都用來(lái)表示數(shù)據(jù)，那么將沒有多余的位來(lái)進(jìn)行碼型的同步，因此8b/10b編碼的另外一個(gè)好處是可以提供多余的位來(lái)作為同步碼，如常見的K28.5、K28.3等碼型。圖2為一個(gè)8b/10b的示例：

數(shù)據(jù)的比特位從8位增加到了10位，原數(shù)據(jù)位中出現(xiàn)較少的電平特性經(jīng)過編碼后得到了增加。