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高速串行技术带来测试新挑战
随着对产品速度和实时性要求的不断提高,PCI-Express、DDR3、RapidIO、HDMI、DisplayPort和SATA等高速串行技术已在计算机、消费电子以及通信系统中广泛应用,成为必不可少的一个重要组成部分。而且,随着串行总线标准的不断更新,数据传输的速率进一步提高,从3Gb/s、6Gb/s、19Gb/s到12Gb/s,PCI-Express 2.0、HDMI 1.3、SATA III等第二代和第三代总线结构也已经开始出现并开始运用到各种系统中,这些种类繁多的高速串行信号为测试仪器提出了新挑战,要求有更严格的标准和更先进的测试方案,以便满足发射机、接收机和信道等方面的测试需求。

千兆位数据速率需要带宽更高的测试仪器

        串行数据正转向下一代技术,这使得串行总线的传输速率进一步提升。如,HDMI Rev.1.2版的规格中,每组红、绿、蓝通道的传输速度最大可达  1.65Gb/s,支持24位元的深度色层显示,在2007年7月中,HDMI协会发表1.3a版的规格,每组资料传输通道最高可提升至3.4Gb/s;2007年1月,PCI Express从1.0版演进到2.0版,数据传输速率从原来的2.5Gb/s提升到5.0Gb/s。这些千兆位数据速率的高速总线需要带宽更高的测试仪器(如表1所示),以PCI Express 2.0版来说,数据传输的速度最高可达5.0Gb/s,所以基频信号为 2.5GHz,若要精准地分析到五次谐波信号,至少需要12.5GHz频宽。对于工程师最常使用的示波器,要满足PCI Express 2.0的测试需要,示波器的带宽至少要达到12.5GHz。

        目前,能提供如此高带宽的高性能实时示波器并不是很多,其中,安捷伦公司的Agilent Infiniium 90000A系列示波器可提供13GHz的最大带宽,并且具有出色的本底噪声性能;泰克公司的DSA70000系列中DSA72004数字串行分析仪带宽达到20GHz,配合20GHz探头P7520,可以允许工程师调试和验证10Gb/s信号的第三次谐波,8Gb/s信号第五次谐波执行一致性测试。

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行业标准提出了更严格的测量及分析要求

        随着第二代和第三代串行总线的出现,最新串行标准在其技术规范中都提出了更多更新的测试要求(如图1所示),比如,SATA Gen-2技术规范中就提出了更多测试要求,SATA Gen-2一致性认证要求执行多达153项单独的测试。2006年12月HDMI协会发表了一致性测试规格(Compliance Test Specification Rev.1.3;CTS 1.3a),CTS 1.3a的接收器测试流程中规范了数十种的电气特性测试以及抖动容忍度测试。要测试完整的芯片和系统接收器,必须要具备完整的多通道脉冲码型产生器,亦能支持TMDS的信号产生。这对测试仪器提出了新的要求,安捷伦公司以81250A平行式误码率分析仪为基础,搭配五个7Gb/s脉冲波形产生器模块,以及两台E4438C信号产生器,便成为了E4887A TMDS信号产生器。

        PCI-SIG组织推出PCI Express 2.0规范,同时也给设计工程师带来了一系列新的验证挑战,验证物理层事件的能力至关重要,另外还需要全面了解系统,这样才可以查找系统中其他总线衍生出的难检问题,这就要求测试设备能够在动态变化的各种状态下采集PCI Express信号。泰克的TLA7S08和TLA7S16串行分析仪即可满足这一要求,可以分别采集x1、x4链路或x8链路,提供详细的PCI Express 2.0协议信息及跨总线分析功能。

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图1 新标准在其技术规范中提出了更多更新的测试要求

工程师要求更自动化更简捷的测试方案

        随着高速串行技术在各种系统的应用越来越多,很多系统不仅仅是一种总线,而是存在多种高速总线,对于工程师而言,种类繁多的高速信号如何去测试,成了越来越棘手的事情。加之目前业内高速信号分析、测试工具过于专业,学习掌握的台阶过高,导致这些工具很难发挥功效,而工程师迫切需要更自动化更简捷的配套测试方案。以泰克公司为例,他们已经意识到了这种市场需求,近期连续推出了一系列针对高速串行测试的自动化简捷的测试方案,如,配合DSA/DPO70000系列数字串行分析仪/示波器的DPOJET抖动和眼图分析工具测试涵盖广泛、测试精度高,同时易于学习,自动化程度高,可以满足包括DDR3存储器在内的多种高速串行数据的测试要求;针对SATA第二代物理层测试的全自动一致性测试套件TekExpress SATA,TekExpress SATA可以有效执行SATA-IO工作组认证的实现方法(MOI)要求的153项SATA Gen-2测试,该软件可以协调仪器设置和控制序列,为全部4个SATA-IO批准的实现方法(MOI)提供完整的认证测试结果,使一致性测试时间降低了约70%。


        安捷伦公司和力科公司也都纷纷推出一些自动化测试方案,降低工程师操作仪器的复杂度,提高测试效率。安捷伦公司新近推出了用于PCI Express 2.0的协议测试卡PTC 2.0,并且获得PCI-SIG组织的认证,PTC 2.0非常易于操作:工程师只需单击鼠标,便可运行PCI-SIG指定的所有测试项目,并通过直观的HTML报告来查看详细的测试结果。

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