在物理层方面,PCIe总线采用多对高速串行的差分信号进行双向高速传输,每对差分 线上的信号速率可以是第1代的2 . 5Gbps、第2代的5Gbps、第3代的8Gbps、第4代的 16Gbps、第5代的32Gbps,其典型连接方式有金手指连接、背板连接、芯片直接互连以及电 缆连接等。根据不同的总线带宽需求,其常用的连接位宽可以选择x1、x4、x8、x16等。如 果采用×16连接以及第5代的32Gbps速率,理论上可以支持约128GBps的双向总线带宽。 另外,2019年PCI-SIG宣布采用PAM-4技术,单Lane数据速率达到64Gbps的第6代标 准规范也在讨论过程中。列出了PCIe每一代技术发展在物理层方面的主要变化。高速串行技术(二)之(PCIe中的基本概念);黑龙江PCI-E测试调试
SigTest软件的算法由PCI-SIG提供,会对信号进行时钟恢复、均衡以及眼图、抖 动的分析。由于PCIe4.0的接收机支持多个不同幅度的CTLE均衡,而且DFE的电平也 可以在一定范围内调整,所以SigTest软件会遍历所有的CTLE值并进行DFE的优化,并 根据眼高、眼宽的结果选择比较好的值。14是SigTest生成的PCIe4.0的信号质量测试 结果。SigTest需要用户手动设置示波器采样、通道嵌入、捕获数据及进行后分析,测试效率 比较低,而且对于不熟练的测试人员还可能由于设置疏忽造成测试结果的不一致,测试项目 也主要限于信号质量与Preset相关的项目。为了提高PCIe测试的效率和测试项目覆盖 率,有些示波器厂商提供了相应的自动化测试软件。黑龙江PCI-E测试调试PCIE 5.0,速率翻倍vs性能优化;
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。
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。PCI-E 3.0测试接收端容限测试;
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。走pcie通道的M.2接口必定是支持NVME协议的吗?黑龙江PCI-E测试调试
PCI-E 3.0测试发送端变化;黑龙江PCI-E测试调试
在之前的PCIe规范中,都是假定PCIe芯片需要外部提供一个参考时钟(RefClk),在这 种芯片的测试中也是需要使用一个低抖动的时钟源给被测件提供参考时钟,并且只需要对 数据线进行测试。而在PCIe4.0的规范中,新增了允许芯片使用内部提供的RefClk(被称 为Embeded RefClk)模式,这种情况下被测芯片有自己内部生成的参考时钟,但参考时钟的 质量不一定非常好,测试时需要把参考时钟也引出,采用类似于主板测试中的Dual-port测 试方法。如果被测芯片使用内嵌参考时钟且参考时钟也无法引出,则意味着被测件工作在 SRIS(Separate Refclk Independent SSC)模式,需要另外的算法进行特殊处理。黑龙江PCI-E测试调试
按照测试规范的要求,在发送信号质量的测试中,只要有1个Preset值下能够通过信 号质量测试就算过关;但是在Preset的测试中,则需要依次遍历所有的Preset,并依次保存 波形进行分析。对于PCIe3.0和PCIe4.0的速率来说,由于采用128b/130b编码,其一致性测试码型比之前8b/10b编码下的一致性测试码型要复杂,总共包含36个128b/130b的 编码字。通过特殊的设计, 一致性测试码型中包含了长“1”码型、长“0”码型以及重复的“01” 码型,通过对这些码型的计算和处理,测试软件可以方便地进行预加重、眼图、抖动、通道损 耗的计算。 11是典型PCle3.0和PCIe...