Einführung

Oszilloskope und Bitfehlerratentester (BERTs) sind Hochgeschwindigkeitstestinstrumente, die beide zur Charakterisierung von PCI Express verwendet werden können® 4.0 Serielle Datensignale mit 16 Gigabit pro Sekunde (Gbps). Während Echtzeit-Oszilloskope zusammenhängende Datenblöcke mit hoher Auflösung und der Fähigkeit zur Analyse der Wellenform erfassen, streamen BERTs die Kanten in Echtzeit mit einer vertikalen Auflösung von 1 Bit, was beiden Instrumentenklassen sowohl Vor- als auch Nachteile bietet. Durch die Kombination der Fähigkeiten dieser beiden Instrumente kann eine leistungsstarke Kombination aus Fehlererkennung und -charakterisierung in Echtzeit entstehen.

Anschließen der Instrumente

Die PCIe® 4.0-Standardspezifikation erfordert ein Oszilloskop mit mindestens 25 GHz analoger Bandbreite und einen BERT, der Bitraten von mindestens 16 Gbit/s testen kann. Das BERT stellt dem PCIe-Gerät unter Test (DUT) ein bekanntes Eingangsmuster bereit, und das DUT wird angewiesen, das identische Bitmuster neu zu generieren, während es in den Loopback-Modus versetzt wird. Da ein BERT ein Signal ausgeben kann, wenn ein Bitfehler erkannt wird, kann dieses Signal in das Oszilloskop eingegeben werden, um eine synchronisierte Erfassung auszulösen, wenn ein Fehler auftritt.

In Abbildung 1 ist ein bekanntes Muster vom Ausgang des BERT PPG D1 über ein 2.92-mm-Kabel vom Typ K mit dem Eingang des PCIe-DUT verbunden. Das DUT versucht, dasselbe Datenmuster zu regenerieren, während der DUT-Ausgang über 1-mm-K-Typ-Tabellen und einen Leistungsteiler sowohl zum BERT-Fehlerdetektoreingang als auch zum Oszilloskopkanal 2.92 geleitet wird. Ein fehlerfreies Referenzsignal wird zwischen dem Ausgang des BERT D2 und dem Oszilloskopkanal 2 verbunden, zusammen mit dem Fehlertriggersignal vom Fehlerdetektorausgang zum Oszilloskopkanal 3. Ein Oszilloskopflankentrigger wird auf die steigende Flanke des Fehlerdetektors gesetzt Ausgangssignal auf C3.

bild von bereich und bert verbindung

Fehlererkennungsmethode

Um die Jitter-Toleranz eines PCIe-Geräts zu bestimmen, werden vom BERT kontrollierte Mengen an zufälligem und sinusförmigem Jitter in das Signal injiziert. An einem gewissen Punkt wird das DUT wahrscheinlich nicht dasselbe Muster wiederholen, das auf seinen Ausgang angewendet wird, was zu einem Bitfehler führt. Wie in Abbildung 2 gezeigt, triggert das Oszilloskop auf den Ausgang des Fehlerdetektors und erfasst alle drei Wellenformen. Unter Verwendung einer mathematischen Oszilloskopfunktion wird die PCIe-Referenzwellenform ohne Fehler (rosa C2) von der PCIe-Wellenform mit potenziell fehlerhaften Bits (gelb C1) subtrahiert, um eine „Error Flag“-Wellenform (grün F4) zu erzeugen. Da die grüne Wellenform die Differenz zwischen der potenziell fehlerhaften Wellenform (gelb) und der fehlerfreien Referenzwellenform (rosa) darstellt, zeigt die grüne Wellenform bei fehlerfreiem Betrieb des Geräts idealerweise eine flache Linie an, die anzeigt, dass keine Fehler aufgetreten sind . Wenn jedoch ein Bitfehler auftritt, erzeugt die Differenz zwischen den beiden Wellenformen ein Fehlerflag, da eine Wellenform in einem hohen Zustand ist, während die andere in einem niedrigen Zustand während dieser Bitperiode ist. Das in Abbildung 2 gezeigte Fehler-Flag ist darauf zurückzuführen, dass die gelbe Wellenform eine logische 1 zeigt, während die Referenzwellenform eine logische 0 an der gleichen Zeitposition zeigt. Ein Zoom des Fehler-Flags (grünes Z4) zeigt optisch an, wo der Bitfehler auftritt.

Screenshot gelbe Wellenform

Das Fehler-Flag zeigt auf den genauen zeitlichen Ort, an dem der Bitfehler aufgetreten ist, der quantifiziert werden kann, indem die Zeit zwischen dem Auslösen des Fehlerdetektors und der Flanke des Fehler-Flags (P2) gemessen wird. Mit der zeitlich genau identifizierten Fehlerstelle und der Fähigkeit des Oszilloskops, andere Wellenformen zu erfassen, kann die Fehlerquelle mit anderen Signalen für eine Ursachen- und Wirkungsanalyse korreliert werden. Durch die Kombination der Fähigkeit des BERT, Daten in Echtzeit zu streamen, mit der Fähigkeit des Oszilloskops, die Details der Signalform zu erfassen und anzuzeigen, wenn das Ereignis eintritt, kann die genaue Fehlerstelle identifiziert und angezeigt werden, was erweiterte Debug-Funktionen ermöglicht, die weit über das hinausgehen, was jedes Instrument bieten kann unabhängig.