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串行数据一致性测试和验证测量基础知识

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标签: 串行数据一致性测试验证测量

串行数据一致性测试和验证测量基础知识

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串行数据一致性测试和 验证测量基础知识 应用指南 串行数据一致性测试和验证测量基础知识 cntektronixcomserialdata 1 应用指南 2 cntektronixcomserialdata 目录 串行总线 既定的设计标准 4 广泛的串行标准 49 SATASAS 4 PCIExpress 6 以太网 6 USB 7 HDMIDisplayPort 7 常用的架构单元 8 差分传输 8 8b10b 信号编码 8 嵌入式时钟 8 反嵌 9 低压信令 9 下一代串行挑战 10 千兆位速度 10 抖动 10 传输线效应 10 噪声 10 一致性测试 1013 眼图测量 11 幅度测试 11 定时测试 12 抖动测试 12 接收机灵敏度测试 13 电路板和互连测试 13 串行数据一致性测试和验证测量基础知识 一致性测试解决方案 1319 连接能力 13 TriModeTM 差分探头 14 伪差分连接可移动探头 14 SMA 伪差分连接探头 15 真正差分可移动探头 15 SMA 真正差分探头 15 夹具 16 码型生成 16 接收机灵敏度测试 17 测试流程 1......

串行数据一致性测试和 验证测量基础知识 应用指南 串行数据一致性测试和验证测量基础知识 cn.tektronix.com/serial_data 1 应用指南 2 cn.tektronix.com/serial_data 目录 串行总线 – 既定的设计标准 ..................................... 4 广泛的串行标准 ................................................... 4-9 SATA/SAS.............................................................. 4 PCI.Express®......................................................... 6 以太网.................................................................... 6 USB....................................................................... 7 HDMI/DisplayPort.................................................. 7 常用的架构单元..................................................... 8 差分传输............................................................ 8 8b/10b 信号编码................................................ 8 嵌入式时钟........................................................ 8 反嵌................................................................... 9 低压信令............................................................ 9 下一代串行挑战 ..................................................... 10 千兆位速度.......................................................... 10 抖动..................................................................... 10 传输线效应.......................................................... 10 噪声..................................................................... 10 一致性测试....................................................... 10-13 眼图测量.............................................................. 11 幅度测试.............................................................. 11 定时测试.............................................................. 12 抖动测试.............................................................. 12 接收机灵敏度测试................................................ 13 电路板和互连测试................................................ 13 串行数据一致性测试和验证测量基础知识 一致性测试解决方案 ........................................ 13-19 连接能力.............................................................. 13 TriModeTM 差分探头......................................... 14 伪差分连接可移动探头.................................... 14 SMA 伪差分连接探头....................................... 15 真正差分可移动探头........................................ 15 SMA 真正差分探头.......................................... 15 夹具................................................................. 16 码型生成.............................................................. 16 接收机灵敏度测试................................................ 17 测试流程.......................................................... 17 揭秘接收机...................................................... 18 接收机幅度灵敏度测量.................................... 18 接收机定时测量............................................... 18 接收机抖动容限测量........................................ 19 信号采集 .......................................................... 19-21 带宽要求.......................................................... 19 带宽和跳变...................................................... 20 从多条通路中采集数据.................................... 20 采样率和记录长度............................................ 21 信号分析 .......................................................... 21-26 实时示波器或等效时间示波器.............................. 21 眼图分析.............................................................. 22 抖动分析.............................................................. 23 确定抖动和 BER 性能...................................... 23 噪声分析.............................................................. 25 SSC 分析............................................................. 25 传输介质分析....................................................... 26 反嵌 / 归一化........................................................ 26 小结 ....................................................................... 27 进一步读物............................................................. 27 cn.tektronix.com/serial_data 3 应用指南 串行总线 – 既定的设计标准 高速串行总线结构已经成为当前高性能设计的新标准。尽管 并行总线标准仍在发生某些变化,但串行总线已经在多个市 场中确立了自己的地位,如计算机市场、手机市场、娱乐系 统市场、等等,提供了许多性能优势,其成本更低,减少了 电路和电路板设计和布局中的轨迹数量。 广泛的串行标准 在电子行业中,制造商和其它公司由于各种目的引入了串行 总线标准,以满足市场和客户需求。标准的一个关键目标是 通过一个架构,在大量厂商提供的广泛的产品之间实现互通。 每种标准都由一个监管机构管理,下设多个委员会和工作组, 确定设计和测试要求。表 1 列出了部分主要串行标准。 您可能已经体验过第一代串行总线标准,如 2.5.Gb/s.PCI. Express.(PCIe) 和 3.Gb/s 串行 ATA.(SATA)。基于第二代标 准的产品即将面市。某些工程师甚至在考虑第三代规范设计 要求,包括 SATA.3.0.(8.Gb/s),而这些规范在各工作组内 部还在不断变化。 串行总线正在持续发展,其提供了更快的边沿速率和更窄的 单位间隔 (UI),给设计、一致性测试和调试流程带来了独特 的具体需求。许多标准已经达到相应的速度,需要考虑 RF 模拟特点和传输线效应,而这些特点和效应对设计的影响要 比过去大得多。 幅度域中更快的跳变时间、更短的 UI、不同的通路阻抗和 噪声源,这一切可望进一步提高误码率,使得工程师需要重 新考察自己的连接、码型生成、接收机一侧的测试、数据采 集和分析策略。这些问题与演进的标准和更严格的一致性测 试要求相结合,为各公司迅速向市场上推出产品创造了更棘 手的任务。 在本入门手册中,我们将考察串行标准的一致性测试要求, 重点介绍第二代标准问题。在介绍三种关键标准的特点后, 我们将考察您面临的问题,包括基本测试,以及在一致性测 试阶段和调试阶段需要考虑哪些问题。我们将处理五个主要 方面:连接被测器件 (DUT),生成准确的测试码型,测试接 收机,采集数据,分析数据。 每种规范都规定了为满足标准要求,产品所必须满足的属性, 包括电气特点、光学特点 ( 如有 )、机械特点、互连、电缆 和其它通路损耗等等。监管机构发布了标准化测试,产品必 须通过标准化测试才能满足标准。这些测试可能会详细到要 求的特定测试设备,也可能会比较笼统,允许设计人员 / 制 造商确定相应的标准特点。随着标准演进,各种规范正在不 断变化。必须了解最新的规范要求。 泰克参加了许多标准机构,与其它公司一起参与不同工作组, 帮助监管机构为一致性测试确定有效的测试流程和程序。 在本文中,我们将涉及下面三项标准。泰克参与了每项标准 的多个工作组。 SATA/SAS SATA 是一种附加存储串行标准,广泛用于当前桌面电脑和 其它计算平台中。其最初发布时的速率是 1.5.Gb/s,之后更 新为第二代 3.0.Gb/s.(Gen2)。第三代 SATA.(6.Gb/s) 设备 最近已经进入市场。串行附加 SCSI.(SAS) 与 SATA 一样, 也是为存储应用开发的一种串行标准。但是 SAS 设计主要 用于数据中心和企业应用。SATA 的运行速率为 3.Gb/s, SAS2 把该速率提高一倍,达到 6.Gb/s。 4 cn.tektronix.com/serial_data 目的. 标准. 监管机构. 串行数据一致性测试和验证测量基础知识 附加存储访问. . 芯片到芯片和模块互连. . 高清显示器. . 系统互连. . . . 图 1. SATA 机械布局。 串行 ATA.(SATA). 串行附加 SCSI.(SAS). PCI.Express.(PCIe). RapidIO. 高清多媒体接口 (HDMI). DisplayPort. InfiniBand. 光纤通道. 以太网. 通用串行总线 (USB). . . . . . SATA-IO. . SCSI 贸易协会.. PCI-SIG. . Rapid.I/O 贸易协会. HDMI.. 视频电子标准协会 (VESA). InfiniBand 贸易协会. . 信息技术标准国际委员会. IEEE. . . USB 实现者论坛 (USB-IF). . . . . www.sata-io.org www.scsita.org. www.pcisig.org www.rapidio.org. www.hdmi.org www.vesa.org www.infinibandta.org www.incits.org www.ieee.org www.usb.org 主机 图例 接地 图例 图例 图例 接地 1 设备 1 2 3 4 5 6 7 主机Tx+ 主机Tx-. 主机Rx+. 主机Rx- A + A - 接地 B - B + G N D 主机 插头 串行ATA 接口 连接器 电缆插座 电缆插座 2 3 4 5 6 7 设备Rx+ 主机Rx-. 设备Tx+. 设备Tx- A + A - 接地 B - B + G N D 设备 插头 数据速率 第一代:..1.5.Gb/s 第二代:..3.Gb/s 第三代:..6.Gb/s 图 1. SATA 机械布局。 串行ATA 电源连接器 图 1 说明了 SATA 信号和机械布局。与许多串行标准一样, SATA 采用低压差分信令 (LVDS) 和 8b/10b 编码。数据通 过双单工信道在发射机和接收机之间传送;链路由一条发送 和接收对通路组成。SATA 在嵌入式时钟方案中使 用扩频时钟 (SSC),而不是把单独的参考时钟传送 到接收机上。 cn.tektronix.com/serial_data 5
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