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缩略图牧师

使用BERT和示波器的PCI Express错误检测

2020年6月30日

示波器和比特误码率测试仪(bert)是高速测试仪器,可以表征PCI Express 4.0每秒16千兆比特(Gbps)串行数据信号。实时示波器以高分辨率和分析波形形状的能力捕获连续数据块,而bert以1位垂直分辨率实时流式传输边缘,为两类仪器提供了优点和缺点。通过结合这两种仪器的功能,可以出现实时错误检测和表征的强大组合。

连接

PCI Express 4.0标准规范要求示波器至少具有25 GHz模拟带宽,BERT可以测试至少16 Gbps的比特率。BERT向被测PCI Express设备(DUT)提供已知的输入模式,并且指示DUT在处于环回模式时重新生成相同的位模式。由于BERT可以在检测到位错误时输出错误触发输出,因此当错误发生时,该信号可以作为输入路由到示波器以协调同步捕获。

如图1所示,通过2.92mm k型电缆从BERT PPG D1输出连接到PCI Express DUT输入。DUT尝试重新生成相同的数据模式,而DUT输出通过2.92mm k型表和功率分配器路由到BERT错误检测器输入和示波器通道1。在BERT D2输出到示波器通道2之间连接一个无误差参考信号,以及从误差检测器输出到示波器通道3的误差触发信号。

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图1:用于PCI Express 4.0错误检测的BERT和示波器的连接


错误检测方法

为了确定PCI Express器件的抖动容限,BERT向信号中注入可控数量的随机抖动和正弦抖动。在某些情况下,被测试的PCI Express 4.0设备可能无法重复应用于其输出的相同模式,从而导致位错误。

如图2所示,示波器触发误差检测器输出并捕获所有三种波形。带有潜在错误位的PCI express波形(黄色)和没有错误的PCI express参考波形(粉红色)被减去以创建错误标志波形(绿色)。由于绿色波形是潜在错误波形(黄色)和无错误参考波形(粉红色)之间的差值,因此当设备无错误运行时,绿色波形将理想地显示一条平线,表明没有发生错误。

然而,当发生比特错误时,两个波形之间的差异将产生错误标志,因为在该位期间一个波形处于高状态而另一个波形处于低状态。图2中显示的错误标志是由于黄色波形显示逻辑1,而参考波形在同一时间位置显示逻辑0。错误的位以红色突出显示。

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图2:确定精确的误码位置


错误标志指向发生比特错误的准确时间位置。通过及时准确地识别误差位置,以及示波器捕获其他波形的能力,可以将误差源与其他信号相关联,进行根本原因和影响分析。通过结合BERT实时数据流的能力,结合示波器在事件发生时捕获和显示波形形状细节的能力,可以识别和查看准确的错误位置,从而实现远远超出任何仪器单独提供的高级调试功能。

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