简单总结一下,PCIe4.0和PCIe3.0在物理层技术上的相同点和不同点有:(1)PCIe4.0的数据速率提高到了16Gbps,并向下兼容前代速率;(2)都采用128b/130b数据编码方式;(3)发送端都采用3阶预加重和11种Preset;(4)接收端都有CTLE和DFE的均衡;(5)PCIe3.0是1抽头DFE,PCIe4.0是2抽头DFE;(6)PCIe4.0接收芯片的LaneMargin功能为强制要求(7)PCIe4.0的链路长度缩减到12英寸,多1个连接器,更长链路需要Retimer;(8)为了支持应对链路损耗以及不同链路的情况,新开发的PCle3.0芯片和全部PCIe4.0芯片都需要支持动态链路协商功能;PCI-E PCI-E 2.0,PCI-E 3.0插口区别是什么?四川PCI-E测试方案
随着数据速率的提高,芯片中的预加重和均衡功能也越来越复杂。比如在PCle 的1代和2代中使用了简单的去加重(De-emphasis)技术,即信号的发射端(TX)在发送信 号时对跳变比特(信号中的高频成分)加大幅度发送,这样可以部分补偿传输线路对高 频成分的衰减,从而得到比较好的眼图。在1代中采用了-3.5dB的去加重,2代中采用了 -3.5dB和-6dB的去加重。对于3代和4代技术来说,由于信号速率更高,需要采用更加 复杂的去加重技术,因此除了跳变比特比非跳变比特幅度增大发送以外,在跳变比特的前 1个比特也要增大幅度发送,这个增大的幅度通常叫作Preshoot。为了应对复杂的链路环境,信息化PCI-E测试高速信号传输pcie物理层面检测,pcie时序测试;
其中,电气(Electrical) 、协议(Protocol) 、配置(Configuration)等行为定义了芯片的基本 行为,这些要求合在一起称为Base规范,用于指导芯片设计;基于Base规范,PCI-SIG还会 再定义对于板卡设计的要求,比如板卡的机械尺寸、电气性能要求,这些要求合在一起称为 CEM(Card Electromechanical)规范,用以指导服务器、计算机和插卡等系统设计人员的开 发。除了针对金手指连接类型的板卡,针对一些新型的连接方式,如M.2、U.2等,也有一 些类似的CEM规范发布。
·TransactionProtocolTesting(传输协议测试):用于检查设备传输层的协议行为。·PlatformBIOSTesting(平台BIOS测试):用于检查主板BIOS识别和配置PCIe外设的能力。对于PCIe4.0来说,针对之前发现的问题以及新增的特性,替换或增加了以下测试项目·InteroperabilityTesting(互操作性测试):用于检查主板和插卡是否能够训练成双方都支持的比较高速率和比较大位宽(Re-timer要和插卡一起测试)。·LaneMargining(链路裕量测试):用于检查接收端的链路裕量扫描功能。其中,针对电气特性测试,又有专门的物理层测试规范,用于规定具体的测试项目和测试方法。表4.2是针对PCIe4.0的主板或插卡需要进行的物理层测试项目,其中灰色背景的测试项目都涉及链路协商功能。PCI-E3.0设计还可以使用和PCI-E2.0一样的PCB板材和连接器吗?
项目2.12SystemReceiverLinkEqualizationTest:验证主板在压力信号下的接收机性能及误码率,可以和对端进行链路协商并相应调整对端的预加重,针对8Gbps和16Gbps速率。·项目2.13Add-inCardPLLBandwidth:验证插卡的PLL环路带宽,针对时钟和所有支持的数据速率。·项目2.14Add-inCardPCBImpedance(informative):验证插卡上走线的PCB阻抗,不是强制测试。·项目2.15SystemBoardPCBImpedance(informative):验证主板上走线的PCB阻抗,不是强制测试。接下来,我们重点从发射机和接收机的电气性能测试方面,讲解PCIe4.0的物理层测试方法。PCI-E的信号测试中否一定要使用一致性测试码型?信息化PCI-E测试高速信号传输
在PCI-E的信号质量测试中需要捕获多少的数据进行分析?四川PCI-E测试方案
随着数据速率的提高,在发送端对信号高频进行补偿还是不够,于是PCIe3.0及 之后的标准中又规定在接收端(RX端)还要对信号做均衡(Equalization),从而对线路的损 耗进行进一步的补偿。均衡电路的实现难度较大,以前主要用在通信设备的背板或长电缆 传输的场合,近些年也逐渐开始在计算机、消费类电子等领域应用,比如USB3.0、SATA 6G、DDR5中也均采用了均衡技术。图4 .4分别是PCIe3 .0和4 .0标准中对CTLE均衡器 的频响特性的要求。可以看到,均衡器的强弱也有很多挡可选,在Link Training阶段TX 和RX端会协商出一个比较好的组合(参考资料: PCI ExpressR Base Specification 4 .0)。四川PCI-E测试方案
虽然在编码方式和芯片内部做了很多工作,但是传输链路的损耗仍然是巨大的挑战,特 别是当采用比较便宜的PCB板材时,就不得不适当减少传输距离和链路上的连接器数量。 在PCIe3.0的8Gbps速率下,还有可能用比较便宜的FR4板材在大约20英寸的传输距离 加2个连接器实现可靠信号传输。在PCle4.0的16Gbps速率下,整个16Gbps链路的损耗 需要控制在-28dB @8GHz以内,其中主板上芯片封装、PCB/过孔走线、连接器的损耗总 预算为-20dB@8GHz,而插卡上芯片封装、PCB/过孔走线的损耗总预算为-8dB@8GHz。 整个链路的长度需要控制在12英寸以内,并且链路上只能...