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。PCI-E 3.0数据速率的变化;江苏PCI-E测试
在测试通道数方面,传统上PCIe的主板测试采用了双口(Dual-Port)测试方法,即需要 把被测的一条通道和参考时钟RefClk同时接入示波器测试。由于测试通道和RefClk都是 差分通道,所以在用电缆直接连接测试时需要用到4个示波器通道(虽然理论上也可以用2个 差分探头实现连接,但是由于会引入额外的噪声,所以直接电缆连接是常用的方法),这种 方法的优点是可以比较方便地计算数据通道相对于RefClk的抖动。但在PCIe5.0中,对于 主板的测试也采用了类似于插卡测试的单口(Single-Port)方法,即只把被测数据通道接入 示波器测试,这样信号质量测试中只需要占用2个示波器通道。图4.23分别是PCIe5.0主 板和插卡信号质量测试组网图,芯片封装和一部分PCB走线造成的损耗都是通过PCI-SIG宁夏PCI-E测试规格尺寸PCI-e的软件编程接口;
简单总结一下,PCIe4.0和PCIe3.0在物理层技术上的相同点和不同点有:(1)PCIe4.0的数据速率提高到了16Gbps,并向下兼容前代速率;(2)都采用128b/130b数据编码方式;(3)发送端都采用3阶预加重和11种Preset;(4)接收端都有CTLE和DFE的均衡;(5)PCIe3.0是1抽头DFE,PCIe4.0是2抽头DFE;(6)PCIe4.0接收芯片的LaneMargin功能为强制要求(7)PCIe4.0的链路长度缩减到12英寸,多1个连接器,更长链路需要Retimer;(8)为了支持应对链路损耗以及不同链路的情况,新开发的PCle3.0芯片和全部PCIe4.0芯片都需要支持动态链路协商功能;
其中,电气(Electrical) 、协议(Protocol) 、配置(Configuration)等行为定义了芯片的基本 行为,这些要求合在一起称为Base规范,用于指导芯片设计;基于Base规范,PCI-SIG还会 再定义对于板卡设计的要求,比如板卡的机械尺寸、电气性能要求,这些要求合在一起称为 CEM(Card Electromechanical)规范,用以指导服务器、计算机和插卡等系统设计人员的开 发。除了针对金手指连接类型的板卡,针对一些新型的连接方式,如M.2、U.2等,也有一 些类似的CEM规范发布。PCIE3.0和PCIE4.0应该如何选择?
相应地,在CC模式下参考时钟的 抖动测试中,也会要求测试软件能够很好地模拟发送端和接收端抖动传递函数的影响。而 在IR模式下,主板和插卡可以采用不同的参考时钟,可以为一些特殊的不太方便进行参考 时钟传递的应用场景(比如通过Cable连接时)提供便利,但由于收发端参考时钟不同源,所 以对于收发端的设计难度要大一些(比如Buffer深度以及时钟频差调整机制)。IR模式下 用户可以根据需要在参考时钟以及PLL的抖动之间做一些折中和平衡,保证*终的发射机 抖动指标即可。图4.9是PCIe4.0规范参考时钟时的时钟架构,以及不同速率下对于 芯片Refclk抖动的要求。PCI-E PCI-E 2.0,PCI-E 3.0插口区别是什么?江苏PCI-E测试
使用PCI-E协议分析仪能不能直接告诉我总线上的协议错误?江苏PCI-E测试
要精确产生PCle要求的压力眼图需要调整很多参数,比如输出信号的幅度、预加重、 差模噪声、随机抖动、周期抖动等,以满足眼高、眼宽和抖动的要求。而且各个调整参数之间 也会相互制约,比如调整信号的幅度时除了会影响眼高也会影响到眼宽,因此各个参数的调 整需要反复进行以得到 一个比较好化的组合。校准中会调用PCI-SIG的SigTest软件对信号 进行通道模型嵌入和均衡,并计算的眼高和眼宽。如果没有达到要求,会在误码仪中进 一步调整注入的随机抖动和差模噪声的大小,直到眼高和眼宽达到参数要求。江苏PCI-E测试
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