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『电子工程世界』Gen3/Gen4接收端链路均衡测试—实践篇，PCIe

聚焦于PCIe3.0和4.0中的动态均衡技术 ， 本文介绍其原理、实现及其相关的一致性测试 ， 这种动态均衡技术被称作“LinkEqualization”（链路均衡 ， 简称为LEQ） 。 本系列文章分上下两篇 ， 本文是下篇实践篇 ， 重点介绍Rx链路均衡的测试和调试 ， 泰克公司的自动化软件为此提供了业界最优的解决方案 。
接收端链路均衡测试（RxLEQ）
在PCIe2.0的时代 ， 通常只要保证了发送端的信号质量 ， 那么整个系统也就能够正常工作；因此接收端测试并不是必测项 。 但在PCIe3.0/4.0中 ， 由于速率成倍的增加；并且又经过长走线的传输 ， 因此在接收端采用了复杂的均衡技术；因此在PCIe3.0/4.0中接收端测试属于必测项 。
泰克公司的BSX系列的误码仪是业界高性能的串行误码仪 ， 能够实现高达32Gbps的码型发生和误码分析功能 ， 同时其内部集成有预加重模块、噪声注入、抖动注入等 ， 支持基于协议的握手功能 。 因此非常适合PCIe3.0和4.0的接收端测试 。 由于BSX系列最高支持到32Gbps ， 因此它也可以充分地满足未来的PCIe5.0的接收端测试的要求 。 图1是使用BSX系列的误码仪进行PCIe3.0d的接收端测试的示意图 。
『电子工程世界』Gen3/Gen4接收端链路均衡测试—实践篇，PCIe
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图1PCIe3.0的接收端测试的示意图
在PCIe3.0&4.0的接收端内部集成了复杂的单元 ， 例如：均衡电路、时钟恢复电路、以及判决电路等；它们都是不能直接探测到的 。 因此 ， 接收端对于测试人员来说 ， 是一个黑盒子 。 PCI-SIG协会的规范开发人员 ， 在面临此种困难时 ， 开发了一套被称作“压力眼图（StressedEye）”的方法论来完成对接收端的评估 。 这种方法论的核心思想就是：通过向接收端施加一个严重劣化的信号（即压力眼图） ， 来检测在此种情况下 ， 接收端是否仍能够正确地接收信号 。 因此 ， 无论是PCIe3.0&4.0RxLEQ的测试 ， 基本上都可以分解成三个步骤：压力眼图的校准、进入环回模式、进行误码率测试 。
压力眼图的校准就是：定量地规定这个劣化信号劣化到何种程度、以及测量该劣化信号的方法；
进入环回模式：为了检测接收端是否正确接收该信号；需要将已经接收到的信号原封不动地环回到待测的发送端；然后误码仪对这个环回的信号进行判断 。 因此需要让待测进入环回模式；
进行误码率测试：使用规定好的码型进行误码率测试 。
在压力眼图的校准时 ， 涉及到信号的特性分析以及调整迭代 ， 这些都需要反复进行 ， 人工手动操作非常地耗时 ， 并且吃力不讨好 。 为此 ， 泰克公司提供了业界最优的PCIeRx自动化测试软件（BSXPCI4CEM） ， 如图2所示 。 通过泰克公司的PCIeRx自动化测试软件 ， 可以大大缩短开发人员的研发时间 ， 提供产品的可靠性 。
『电子工程世界』Gen3/Gen4接收端链路均衡测试—实践篇，PCIe
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图2泰克PCIeRx自动化软件GUI界面
对于这个压力眼图恶劣到何种程度 ， 必须要进行精确地定量地描述 ， 因此在PCIe的规范中 ， 给出了这个压力眼图的要求 。 无论是PCIe3.0还是PCIe4.0 ， 校准过程都分为两个阶段：
TP1校准：TP1指的是整个参考信道的近端 ， 在该处校准幅度、随机抖动Rj、正弦抖动Sj、以及TxEQ 。
TP2校准：TP2指的是整个参考信道的远端 ， 在该处校准DMSI、CMSI、以及最终的眼高/眼宽 。
无论是PCIe3.0 ， 还是PCIe4.0 ， TP1的校准过程都是一样的 ， 而且较为简单；不区分待测对象是插卡还是系统板 ， 整个拓扑连接如图3所示 。
『电子工程世界』Gen3/Gen4接收端链路均衡测试—实践篇，PCIe
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图3PCIe3.0&4.0的TP1校准拓扑连接
TP2校准则连接较为复杂 ， 耗时较长；并且对于插卡和系统板来说 ， 拓扑连接是不同的 。 而且在PCIe3.0和PCIe4.0中 ， TP2校准的策略有所不同 。 在PCIe3.0中 ， 是通过调整DMSI和Rj来达到最终的眼高/眼宽 。 而在PCIe4.0中 ， 则主要通过调整ISI来使得眼图接近最终的眼高/眼宽 ， 这一过程为粗调；然后再通过调整Sj、DMSI、或幅度来获得最终的眼图 ， 这一过程为细调 。


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