USB 3.0物理層的一致性測試簡(jiǎn)介 -- 接收端測試簡(jiǎn)介(下)

發(fā)布時(shí)間:2010-8-5 15:56    發(fā)布者:絕對好文
關(guān)鍵詞: USB , 測試 , 物理層 , 一致性
越測越開(kāi)心

接收端RX電接口測試

接收端一致性測試:              
                     
(摘自USB 3.0 Electrical Compliance Methodology White paper Rev0.5)

測試原理:在執行一致性測試的時(shí)候,測試DUT會(huì )被設置成環(huán)回模式(loopback),碼型發(fā)生器會(huì )發(fā)出帶有抖動(dòng)的一致性測試碼型,通過(guò)參考通道,參考線(xiàn)纜送入接收端。DUT會(huì )將碼型發(fā)生器送入的波形重新環(huán)回輸出,如果碼型輸出與輸入有差異,會(huì )返回錯誤計數。

如果DUT支持內部BERT,通過(guò)內部BERT可以直接計算錯誤,然后將其輸出,如果DUT不支持內部BERT,就需要提供外部協(xié)議分析儀器進(jìn)行誤碼探測,然后解碼得出計數結果。兩種方法各有優(yōu)劣:內部BERT性?xún)r(jià)比高,測試較為方便,局限性在與只能支持CP0碼型;外部BERT需要另外配置協(xié)議分析儀,但測試碼型可以另外支持CJPAT,PRBS等其他碼型。

DUT在環(huán)回模式下處理BERT的指令:BRST(測試復位),BDAT(開(kāi)始測試數據),BERC(誤碼查詢(xún)),其中BRST,BDAT在該模式下環(huán)回輸出,BERC并沒(méi)有同樣環(huán)回輸出,而是被BCNT(誤碼計數)取代輸出,BCNT中包含有錯誤信息。

使用AWG任意波形發(fā)生器進(jìn)行誤幀測試的初始化過(guò)程是這樣的:首先發(fā)出PING.LFPS(此為低頻周期性碼型用以鏈路訓練,可以使用任意波形發(fā)生器如AWG7000B或者函數發(fā)生器AFG3000發(fā)出該波形來(lái)切換DUT測試碼型:CP0->CP1->CP2->….CP8->CP0以進(jìn)行不同項目的測試); 接著(zhù)發(fā)出TSEQ,用于接收端均衡器訓練,CDR 鎖定,訓練鏈路極性反轉;發(fā)出TS1序列將鏈路配置為回環(huán)和加擾模式;發(fā)出BRST測試復位命令,BDAT開(kāi)始測試數據;接下來(lái)就可以發(fā)送加擾的帶有Rj 和Dj 的D0.0 碼型了,在Dj 中包含了USB3.0規范要求的參考通道的ISI 和Sj;最后發(fā)出BERC誤碼查詢(xún)命令進(jìn)行誤碼計數查詢(xún)。

支持內部BERT的DUT測試方法:

如果DUT支持內部BERT,測試可以通過(guò)AWG7000B系列任意波形發(fā)生器從RX端輸入帶抖動(dòng)的受損波形,通過(guò)內部BERT,DUT可以記錄錯誤個(gè)數,將其從TX端的輸出BCNT,可以使用帶有PTD(協(xié)議觸發(fā)解碼)軟件的DSA70000B系列的示波器直接解碼BCNT,統計錯誤計數。該方法使用DUT內部BERT,可以進(jìn)行外部誤碼探測,因而不需要使用誤碼分析儀,操作相對簡(jiǎn)單。性?xún)r(jià)比較高。

使用軟件通道仿真的支持內部BERT的接收端測試連接圖

外部BERT的DUT接收端測試方法:



如果DUT不支持內部BERT環(huán)回,可以使用協(xié)議分析儀進(jìn)行錯誤檢測,上圖顯示使用Ellisys 公司提供的280T協(xié)議分析儀捕獲TX的環(huán)回碼型,進(jìn)行協(xié)議解碼,最終得到錯誤計數。使用協(xié)議分析儀可以滿(mǎn)足USB3.0的TX和RX端分別采用異步的參考時(shí)鐘的要求,可以動(dòng)態(tài)的插入或者刪除碼流中的SKP碼型,來(lái)補償時(shí)鐘的相差。

進(jìn)行接收端抖動(dòng)容限測試

當進(jìn)行抖動(dòng)容限測試的時(shí)候,除了發(fā)送端和接收端的參考時(shí)鐘必須加入SSC以外,預加重電平設置為-3dB,電壓設為0.75V,DUT設置為環(huán)回模式,測試需要注入確定性抖動(dòng)Dj(確定性抖動(dòng)的改變是通過(guò)改變每次注入Sj實(shí)現)和隨機抖動(dòng)(Rj不變)。測試點(diǎn)在TP1注入抖動(dòng)的要求如下:

Frequency
SJ
RJ
500kHz
400ps
2.42ps
1MHz
200ps
2.42ps
2MHz
100ps
2.42ps
4.9MHz
40ps
2.42ps
50MHz
40ps
2.42ps

對于進(jìn)行USB3.0 的開(kāi)發(fā)用戶(hù),公司現在已經(jīng)提供了用于早期市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的基于EXCEL表的USB3.0 RX抖動(dòng)容限測試自動(dòng)執行軟件ATE(Automated Test for Excel),以滿(mǎn)足用戶(hù)進(jìn)行諸如Receiver jitter tolerance test 以及更高要求的Receiver Margin test等方面的測試要求(其測試抖動(dòng)頻率可以到100MHz,488MHz,860MHz甚至更高)。


使用早期市場(chǎng)RX自動(dòng)測試解決方案ATE 配合PTD軟件進(jìn)行USB3.0誤幀檢測


使用早期市場(chǎng)RX自動(dòng)測試解決方案ATE 進(jìn)行USB3.0抖動(dòng)容限測試測試報告

需要注意的問(wèn)題:

異步的問(wèn)題:RX測試在檢測錯誤的時(shí)候在USB3.0規范里面明確的表述HOST和Device的參考時(shí)鐘是異步的,采用協(xié)議分析儀可以不需要同一個(gè)參考時(shí)鐘,進(jìn)行異步錯誤檢測可以動(dòng)態(tài)的插入或者刪除SKP碼型;如果使用BERT的Error Counter測試BER時(shí),需要BERT和Generator同步,這顯然有悖于USB3.0測試規范的初衷。其實(shí)在SATA測試中,使用BERT進(jìn)行Error counting時(shí)就會(huì )出現低頻錯誤,導致SATA-IO使用幀錯誤檢測儀取而代之

TX返回路徑:在進(jìn)行RX的測試時(shí),置于LOOPBACK模式的DUT,從TX返回的信號路徑必須盡可能的短,如果使用硬件參考通道和參考線(xiàn)纜,容易引起因為返回路徑過(guò)長(cháng)帶來(lái)傳輸錯誤導致協(xié)議分析儀或者PTD協(xié)議分析軟件誤判。



完整的USB3.0 接收端方案

硬件設備部分:從設備數量上來(lái)看,泰克的方案僅需要一臺示波器和一臺任意波形發(fā)生器,安裝使用十分方便,并且測試成本較低;Tek的AWG7000B系列任意波形發(fā)生器通過(guò)直接合成的方法設置波形,可重復性好,可以非常方便的復制當前的測試環(huán)境,從而消除以前傳統接收端測試儀器繁多,連接操作復雜,可重復性差等一系列問(wèn)題。   

采用直接合成技術(shù)的任意波形發(fā)生器AWG7000B系列,能夠直接創(chuàng )建帶有預加重,抖動(dòng)和噪聲的加擾波形,代替了之前需要使用包括BERT、噪聲發(fā)生器和抖動(dòng)發(fā)生器等多臺儀器才能完成同樣功能的方案,大大提高了測試的精確度和效率。由于它能夠生成更高測試要求的受損波形,即使今后測試規范更新和改進(jìn),也完全可以滿(mǎn)足要求。

泰克的任意波形發(fā)生器AWG7000B系列通過(guò)SerialXpress軟件可以非常方便的生成各種受損波形,加入PJ,RJ,ISI以及預加重;可以方便的進(jìn)行參考線(xiàn)纜仿真;通過(guò)仿真用戶(hù)自定義長(cháng)度的線(xiàn)纜,用戶(hù)可以確定自己的DUT能夠正常工作的線(xiàn)纜的最大長(cháng)度;產(chǎn)生用戶(hù)自定義SSC profile(比如測試需要仿真SSC的Noise以及df/dt的變化);進(jìn)行Sj的注入而無(wú)需考慮硬件的限制完全通過(guò)軟件產(chǎn)生;支持復雜的預加重功能要求;直接合成相應波形進(jìn)行LFPS的測試。

軟件部分:通過(guò)提供ATE自動(dòng)測試軟件,允許客戶(hù)不僅可以進(jìn)行接收端一致性測試,并且可以進(jìn)行像RMT(Receiver Margin Testing)這樣的要求更高的調試驗證測試。
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