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。PCI-E 3.0测试接收端的变化;安徽PCI-E测试代理商

首先来看一下恶劣信号的定义,不是随便一个信号就可以,且恶劣程度要有精确定义才 能保证测量的重复性。通常把用于接收端容限测试的这个恶劣信号叫作Stress Eye,即压 力眼图,实际上是借鉴了光通信的叫法。这个信号是用高性能的误码仪先产生一个纯净的 带特定预加重的信号,然后在这个信号上叠加精确控制的随机抖动(RJ)、周期抖动(SJ)、差 模和共模噪声以及码间干扰(ISI)。为了确定每个成分的大小都符合规范的要求,测试之前需要先用示波器对误码仪输出的信号进行校准。其中,ISI抖动是由PCIe协会提供的测试 夹具产生,其夹具上会模拟典型的主板或者插卡的PCB走线对信号的影响。在PCIe3.0的 CBB夹具上,增加了专门的Riser板以模拟服务器等应用场合的走线对信号的影响;而在 PCIe4.0和PCIe5.0的夹具上,更是增加了专门的可变ISI的测试板用于模拟和调整ISI的 影响。青海信息化PCI-E测试PCI-E X16,PCI-E 2.0,PCI-E 3.0插口区别是什么?

为了克服大的通道损耗,PCle5.0接收端的均衡能力也会更强一些。比如接收端的 CTLE均衡器采用了2阶的CTLE均衡,其损耗/增益曲线有4个极点和2个零点,其直流增益可以在-5~ - 15dB之间以1dB的分辨率进行调整,以精确补偿通道损耗的 影响。同时,为了更好地补偿信号反射、串扰的影响,其接收端的DFE均衡器也使用了更复 杂的3-Tap均衡器。对于发射端来说,PCle5.0相对于PCIe4.0和PCIe3.0来说变化不大, 仍然是3阶的FIR预加重以及11种预设好的Preset组合。
综上所述,PCIe4.0的信号测试需要25GHz带宽的示波器,根据被测件的不同可能会 同时用到2个或4个测试通道。对于芯片的测试需要用户自己设计测试板;对于主板或者 插卡的测试来说,测试夹具的Trace选择、测试码型的切换都比前代总线变得更加复杂了;
在数据分析时除了要嵌入芯片封装的线路模型以外,还要把均衡器对信号的改善也考虑进 去。PCIe协会提供的SigTest软件和示波器厂商提供的自动测试软件都可以为PCle4. 0的测试提供很好的帮助。 PCIE 5.0,速率翻倍vs性能优化;

这么多的组合是不可能完全通过人工设置和调整 的,必须有一定的机制能够根据实际链路的损耗、串扰、反射差异以及温度和环境变化进行 自动的参数设置和调整,这就是链路均衡的动态协商。动态的链路协商在PCIe3.0规范中 就有定义,但早期的芯片并没有普遍采用;在PCIe4.0规范中,这个要求是强制的,而且很 多测试项目直接与链路协商功能相关,如果支持不好则无法通过一致性测试。图4.7是 PCIe的链路状态机,从设备上电开始,需要经过一系列过程才能进入L0的正常工作状态。 其中在Configuration阶段会进行简单的速率和位宽协商,而在Recovery阶段则会进行更 加复杂的发送端预加重和接收端均衡的调整和协商。PCIE 系统架构及物理层一致性测试;青海信息化PCI-E测试
PCI-E测试信号完整性测试解决方案;安徽PCI-E测试代理商
需要注意的是,每一代CBB和CLB的设计都不太一样,特别是CBB的 变化比较大,所以测试中需要加以注意。图4.10是支持PCIe4.0测试的夹具套件,主要包括1块CBB4测试夹具、2块分别支持x1/x16位宽和x4/x8位宽的CLB4测试夹具、1块可 变ISI的测试夹具。在测试中,CBB4用于插卡的TX测试以及主板RX测试中的校准; CLB4用于主板TX的测试以及插卡RX测试中的校准;可变ISI的测试夹具是PCIe4 .0中 新增加的,无论是哪种测试,ISI板都是需要的。引入可变ISI测试夹具的原因是在PCIe4.0 的测试规范中,要求通过硬件通道的方式插入传输通道的影响,用于模拟实际主板或插卡上 PCB走线、过孔以及连接器造成的损耗。安徽PCI-E测试代理商
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...