PCIE 3.0 的接收機物理層測試方案

一、接收機測試及環(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，因此接收機測試也已成為了高速信號的必測項目，尤其是對于信號速率高于5Gbps 以上，規(guī)范均會規(guī)定要求產(chǎn)品必須通過接收機一致性測試。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)過接收機內(nèi)部的電路返回到誤碼測試儀中進(jìn)行計數(shù)。讓被測件進(jìn)入環(huán)回(Loopback )工作模式是接收機測試至關(guān)重要的一個環(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，所以不能夠主動與被測件進(jìn)行通信應(yīng)答互動，故只能夠被動的發(fā)送固定時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)過程中的幾個中間狀態(tài)的時間間隔稍有變化，即可能會導(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 TS1 以及接收到連續(xù)8 個帶有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 個連續(xù)帶有PAD 的TS2 以及接收到1 個TS2 后發(fā)出16 個連續(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)議使能的接收機和發(fā)射機容限測試儀，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抖動和固有抖動，而且獨有的協(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 的接收機測試所需要的抖動源(SJ、RJ 、差模抖動、共模抖動等)。

PCIE 3.0 的接收機測試需要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：