PCIe4.0的发射机质量测试发射机质量是保证链路能够可靠工作的先决条件,对于PCIe的发射机质量测试来说,主要是用宽带示波器捕获其发出的信号并验证其信号质量满足规范要求。按照目前规范中的要求,PCIe3.0的一致性测试需要至少12.5GHz带宽的示波器;而对于PCIe4.0来说,由于数据速率提高到了16Gbps,所以测试需要的示波器带宽应为25GHz或以上。如果要进行主板的测试,测试规范推荐Dual-Port(双口)的测试方式,即把被测的数据通道和参考时钟同时接入示波器,这样在进行抖动分析时就可以把一部分参考时钟中的抖动抵消掉,对于参考时钟Jitter的要求可以放松一些。PCIE 3.0的发射机物理层测试;内蒙古PCI-E测试协议测试方法

PCIe4.0的测试夹具和测试码型要进行PCIe的主板或者插卡信号的一致性测试(即信号电气质量测试),首先需要使用PCIe协会提供的夹具把被测信号引出。PCIe的夹具由PCI-SIG定义和销售,主要分为CBB(ComplianceBaseBoard)和CLB(ComplianceLoadBoard)。对于发送端信号质量测试来说,CBB用于插卡的测试,CLB用于主板的测试;但是在接收容限测试中,由于需要把误码仪输出的信号通过夹具连接示波器做校准,所以无论是主板还是插卡的测试,CBB和CLB都需要用到。测量PCI-E测试方案在PCI-E的信号质量测试中需要捕获多少的数据进行分析?

PCIe4.0的接收端容限测试在PCIel.0和2.0的时代,接收端测试不是必需的,通常只要保证发送端的信号质量基本就能保证系统的正常工作。但是从PCle3.0开始,由于速率更高,所以接收端使用了均衡技术。由于接收端更加复杂而且其均衡的有效性会影响链路传输的可靠性,所以接收端的容限测试变成了必测的项目。所谓接收容限测试,就是要验证接收端对于恶劣信号的容忍能力。这就涉及两个问题,一个是恶劣信号是怎么定义的,另一个是怎么判断被测系统能够容忍这样的恶劣信号。
这个软件以图形化的界面指导用户完 成设置、连接和测试过程,除了可以自动进行示波器测量参数设置以及生成报告外,还提供 了Swing、Common Mode等更多测试项目,提高了测试的效率和覆盖率。自动测试软件使 用的是与SigTest软件完全一样的分析算法,从而可以保证分析结果的一致性。图4.15是 PCIe4.0自动测试软件的设置界面。
主板和插卡的测试项目针对的是系统设备厂商,需要使用PCI-SIG的测试夹具测 试,遵循的是CEM的规范。而对于设计PCIe芯片的厂商来说,其芯片本身的性能首先要 满足的是Base的规范,并且需要自己设计针对芯片的测试板。16是一个典型的PCIe 芯片的测试板,测试板上需要通过扇出通道(Breakout Channel)把被测信号引出并转换成 同轴接口直接连接测试仪器。扇出通道的典型长度小于6英寸,对于16Gbps信号的插损 控制在4dB以内。为了测试中可以对扇出通道的影响进行评估或者去嵌入,测试板上还应 设计和扇出通道叠层设计、布线方式尽量一致的复制通道(Replica Channel),复制通道和扇 出通道的区别是两端都设计成同轴连接方式,这样可以通过对复制通道直接进行测试 推测扇出通道的特性。 PCI-E 3.0测试发送端变化;

由于每对数据线和参考时钟都是差分的,所以主 板的测试需要同时占用4个示波器通道,也就是在进行PCIe4.0的主板测试时示波器能够 4个通道同时工作且达到25GHz带宽。而对于插卡的测试来说,只需要把差分的数据通道 引入示波器进行测试就可以了,示波器能够2个通道同时工作并达到25GHz带宽即可。 12展示了典型PCIe4.0的发射机信号质量测试环境。无论是对于发射机测试,还是对于后面要介绍到的接收机容限测试来说,在PCIe4.0 的TX端和RX端的测试中,都需要用到ISI板。ISI板上的Trace线有几十对,每相邻线对 间的插损相差0.5dB左右。由于测试中用户使用的电缆、连接器的插损都可能会不一致, 所以需要通过配合合适的ISI线对,使得ISI板上的Trace线加上测试电缆、测试夹具、转接 头等模拟出来的整个测试链路的插损满足测试要求。比如,对于插卡的测试来说,对应的主 板上的比较大链路损耗为20dB,所以ISI板上模拟的走线加上测试夹具、连接器、转接头、测 试电缆等的损耗应该为15dB(另外5dB的主板上芯片的封装损耗通过分析软件进行模拟)。 为了满足这个要求,比较好的方法是使用矢量网络分析仪(VNA)事先进行链路标定。为什么PCI-E3.0的一致性测试码型和PCI-E2.0不一样?测量PCI-E测试方案
PCI-E 3.0测试接收端容限测试;内蒙古PCI-E测试协议测试方法
PCIe4.0的测试项目PCIe相关设备的测试项目主要参考PCI-SIG发布的ComplianceTestGuide(一致性测试指南)。在PCIe3.0的测试指南中,规定需要进行的测试项目及其目的如下(参考资料:PCIe3.0ComplianceTestGuide):·ElectricalTesting(电气特性测试):用于检查主板以及插卡发射机和接收机的电气性能。·ConfigurationTesting(配置测试):用于检查PCIe设备的配置空间。·LinkProtocolTesting(链路协议测试):用于检查设备的链路层协议行为。内蒙古PCI-E测试协议测试方法
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随着数据速率的提高,在发送端对信号高频进行补偿还是不够,于是PCIe3.0及 之后的标准中又规定在接收端(RX端)还要对信号做均衡(Equalization),从而对线路的损 耗进行进一步的补偿。均衡电路的实现难度较大,以前主要用在通信设备的背板或长电缆 传输的场合,近些年也逐渐开始在计算机、消费类电子等领域应用,比如USB3.0、SATA 6G、DDR5中也均采用了均衡技术。图4 .4分别是PCIe3 .0和4 .0标准中对CTLE均衡器 的频响特性的要求。可以看到,均衡器的强弱也有很多挡可选,在Link Training阶段TX 和RX端会协商出一个比较好的组合(参考资料: PCI Exp...