PCIe背景概述PCIExpress(PeripheralComponentInterconnectExpress,PCle)總線是PCI總線的串行版本,廣泛應用于顯卡、GPU、SSD卡、以太網卡、加速卡等與CPU的互聯(lián)。PCle的標準由PCI-SIG(PCISpecialInterestGroup)組織制定和維護,目前其董事會主要成員有Intel、AMD、nVidia、DellEMC、Keysight、Synopsys、ARM、Qualcomm、VTM等公司,全球會員單位超過700家。PCI-SIG發(fā)布的規(guī)范主要有Base規(guī)范(適用于芯片和協(xié)議)、CEM規(guī)范(適用于板卡機械和電氣設計)、測試規(guī)范(適用于測試驗證方法)等,目前產業(yè)界正在逐漸商用第5代版本,同時第6代標準也在制定完善中。由于組織良好的運作、的芯片支持、成熟的產業(yè)鏈,PCIe已經成為服務器和個人計算機上成功的高速串行互聯(lián)和I/O擴展總線。圖4.1是PCIe總線的典型應用場景。PCIE 3.0的發(fā)射機物理層測試;貴州測量PCI-E測試
CTLE均衡器可以比較好地補償傳輸通道的線性損耗,但是對于一些非線性因素(比如 由于阻抗不匹配造成的信號反射)的補償還需要借助于DFE的均衡器,而且隨著信號速率的提升,接收端的眼圖裕量越來越小,采用的DFE技術也相應要更加復雜。在PCle3.0的 規(guī)范中,針對8Gbps的信號,定義了1階的DFE配合CTLE完成信號的均衡;而在PCle4.0 的規(guī)范中,針對16Gbps的信號,定義了更復雜的2階DFE配合CTLE進行信號的均衡。 圖 4 .5 分別是規(guī)范中針對8Gbps和16Gbps信號接收端定義的DFE均衡器(參考資料: PCI Express@ Base Specification 4.0)。貴州測量PCI-E測試PCI-E 3.0測試發(fā)送端變化;
為了克服大的通道損耗,PCle5.0接收端的均衡能力也會更強一些。比如接收端的 CTLE均衡器采用了2階的CTLE均衡,其損耗/增益曲線有4個極點和2個零點,其直流增益可以在-5~ - 15dB之間以1dB的分辨率進行調整,以精確補償通道損耗的 影響。同時,為了更好地補償信號反射、串擾的影響,其接收端的DFE均衡器也使用了更復 雜的3-Tap均衡器。對于發(fā)射端來說,PCle5.0相對于PCIe4.0和PCIe3.0來說變化不大, 仍然是3階的FIR預加重以及11種預設好的Preset組合。
在2010年推出PCle3.0標準時,為了避免10Gbps的電信號傳輸帶來的挑戰(zhàn),PCI-SIG 終把PCle3.0的數(shù)據傳輸速率定在8Gbps,并在PCle3.0及之后的標準中把8b/10b編碼 更換為更有效的128b/130b編碼,以提高有效的數(shù)據傳輸帶寬。同時,為了保證數(shù)據傳輸 密度和直流平衡,還采用了擾碼的方法,即數(shù)據傳輸前先和一個多項式進行異或,這樣傳輸 鏈路上的數(shù)據就看起來比較有隨機性,可以保證數(shù)據的直流平衡并方便接收端的時鐘恢復。 擾碼后的數(shù)據到了接收端會再用相同的多項式把數(shù)據恢復出來。PCI-E3.0設計還可以使用和PCI-E2.0一樣的PCB板材和連接器嗎?
在物理層方面,PCIe總線采用多對高速串行的差分信號進行雙向高速傳輸,每對差分 線上的信號速率可以是第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,其典型連接方式有金手指連接、背板連接、芯片直接互連以及電 纜連接等。根據不同的總線帶寬需求,其常用的連接位寬可以選擇x1、x4、x8、x16等。如 果采用×16連接以及第5代的32Gbps速率,理論上可以支持約128GBps的雙向總線帶寬。 另外,2019年PCI-SIG宣布采用PAM-4技術,單Lane數(shù)據速率達到64Gbps的第6代標 準規(guī)范也在討論過程中。列出了PCIe每一代技術發(fā)展在物理層方面的主要變化。PCI-E3.0的接收端測試中的Repeater起作用?廣東PCI-E測試修理
PCI-E4.0的發(fā)射機質量測試?貴州測量PCI-E測試
PCIe4.0的發(fā)射機質量測試發(fā)射機質量是保證鏈路能夠可靠工作的先決條件,對于PCIe的發(fā)射機質量測試來說,主要是用寬帶示波器捕獲其發(fā)出的信號并驗證其信號質量滿足規(guī)范要求。按照目前規(guī)范中的要求,PCIe3.0的一致性測試需要至少12.5GHz帶寬的示波器;而對于PCIe4.0來說,由于數(shù)據速率提高到了16Gbps,所以測試需要的示波器帶寬應為25GHz或以上。如果要進行主板的測試,測試規(guī)范推薦Dual-Port(雙口)的測試方式,即把被測的數(shù)據通道和參考時鐘同時接入示波器,這樣在進行抖動分析時就可以把一部分參考時鐘中的抖動抵消掉,對于參考時鐘Jitter的要求可以放松一些。貴州測量PCI-E測試
關于各測試項目的具體描述如下:·項目2.1Add-inCardTransmitterSignalQuality:驗證插卡發(fā)送信號質量,針對2.5Gbps、5Gbps、8Gbps、16Gbps速率?!ろ椖?.2Add-inCardTransmitterPulseWidthJitterTestat16GT/s:驗證插卡發(fā)送信號中的脈沖寬度抖動,針對16Gbps速率?!ろ椖?.3Add-inCardTransmitterPresetTest:驗證插卡發(fā)送信號的Preset值是否正確,針對8Gbps和16Gbps速率?!ろ椖?.4AddinCardTransmitterInitialTXEQTest:...