在2010年推出PCle3.0标准时,为了避免10Gbps的电信号传输带来的挑战,PCI-SIG 终把PCle3.0的数据传输速率定在8Gbps,并在PCle3.0及之后的标准中把8b/10b编码 更换为更有效的128b/130b编码,以提高有效的数据传输带宽。同时,为了保证数据传输 密度和直流平衡,还采用了扰码的方法,即数据传输前先和一个多项式进行异或,这样传输 链路上的数据就看起来比较有随机性,可以保证数据的直流平衡并方便接收端的时钟恢复。 扰码后的数据到了接收端会再用相同的多项式把数据恢复出来。PCI-E测试信号质量测试;甘肃设备PCI-E测试
当链路速率不断提升时,给接收端留的信号裕量会越来越小。比如PCIe4.0的规范中 定义,信号经过物理链路传输到达接收端,并经均衡器调整以后的小眼高允许15mV, 小眼宽允许18.75ps,而PCIe5.0规范中允许的接收端小眼宽更是不到10ps。在这么小 的链路裕量下,必须仔细调整预加重和均衡器的设置才能得到比较好的误码率结果。但是,预 加重和均衡器的组合也越来越多。比如PCIe4.0中发送端有11种Preset(预加重的预设模 式),而接收端的均衡器允许CTLE在-6~ - 12dB范围内以1dB的分辨率调整,并且允许 2阶DFE分别在±30mV和±20mV范围内调整。综合考虑以上因素,实际情况下的预加 重和均衡器参数的组合可以达几千种。甘肃设备PCI-E测试PCIE3.0和PCIE4.0应该如何选择?
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。
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 ExpressR Base Specification 4 .0)。PCI-E3.0设计还可以使用和PCI-E2.0一样的PCB板材和连接器吗?
PCle5.0接收端CILE均衡器的频率响应PCIe5.0的主板和插卡的测试方法与PCIe4.0也是类似,都需要通过CLB或者CBB的测试夹具把被测信号引出接入示波器进行发送信号质量测试,并通过误码仪的配合进行LinkEQ和接收端容限的测试。但是具体细节和要求上又有所区别,下面将从发送端和接收端测试方面分别进行描述。
PCIe5.0发送端信号质量及LinkEQ测试PCIe5.0的数据速率高达32Gbps,因此信号边沿更陡。对于PCIe5.0芯片的信号测试,协会建议的测试用的示波器带宽要高达50GHz。对于主板和插卡来说,由于测试点是在连接器的金手指处,信号经过PCB传输后边沿会变缓一些,所以信号质量测试规定的示波器带宽为33GHz。但是,在接收端容限测试中,由于需要用示波器对误码仪直接输出的比较快边沿的信号做幅度和预加重校准,所以校准用的示波器带宽还是会用到50GHz。 PCI-E 3.0测试接收端的变化;甘肃设备PCI-E测试
pcie3.0和pcie4.0物理层的区别在哪里?甘肃设备PCI-E测试
另外,在PCIe4 .0发送端的LinkEQ以及接收容限等相关项目测试中,都还需要用到能 与被测件进行动态链路协商的高性能误码仪。这些误码仪要能够产生高质量的16Gbps信 号、能够支持外部100MHz参考时钟的输入、能够产生PCIe测试需要的不同Preset的预加 重组合,同时还要能够对输出的信号进行抖动和噪声的调制,并对接收回来的信号进行均 衡、时钟恢复以及相应的误码判决,在进行测试之前还需要能够支持完善的链路协商。17是 一 个典型的发射机LinkEQ测试环境。由于发送端与链路协商有关的测试项目 与下面要介绍的接收容限测试的连接和组网方式比较类似,所以细节也可以参考下面章节 内容,其相关的测试软件通常也和接收容限的测试软件集成在一起。甘肃设备PCI-E测试
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