PCIe4.0的物理层技术PCIe标准自从推出以来,1代和2代标准已经在PC和Server上使用10多年时间,正在逐渐退出市场。出于支持更高总线数据吞吐率的目的,PCI-SIG组织分别在2010年和2017年制定了PCIe3.0和PCIe4.0规范,数据速率分别达到8Gbps和16Gbps。目前,PCIe3.0和PCle4.0已经在Server及PC上使用,PCIe5.0也在商用过程中。每一代PCIe规范更新的目的,都是要尽可能在原有PCB板材和接插件的基础上提供比前代高一倍的有效数据传输速率,同时保持和原有速率的兼容。别看这是一个简单的目的,但实现起来并不容易。所有带pcie物理插槽的主板都可以插固态硬盘用么?假如能的话插上可以改成引导系统的盘么?天津PCI-E测试
(9)PCle4.0上电阶段的链路协商过程会先协商到8Gbps,成功后再协商到16Gbps;(10)PCIe4.0中除了支持传统的收发端共参考时钟模式,还提供了收发端采用参考时钟模式的支持。通过各种信号处理技术的结合,PCIe组织总算实现了在兼容现有的FR-4板材和接插 件的基础上,每一代更新都提供比前代高一倍的有效数据传输速率。但同时收/发芯片会变 得更加复杂,系统设计的难度也更大。如何保证PCIe总线工作的可靠性和很好的兼容性, 就成为设计和测试人员面临的严峻挑战。天津PCI-E测试PCI-E 3.0测试接收端容限测试;
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,
规范中规定了共11种不同的Preshoot和De-emphasis的组合,每种组合叫作一个 Preset,实际应用中Tx和Rx端可以在Link Training阶段根据接收端收到的信号质量协商 出一个比较好的Preset值。比如P4没有任何预加重,P7强的预加重。图4.3是 PCIe3.0和4.0标准中采用的预加重技术和11种Preset的组合(参考资料:PCI Express@ Base Specification4 .0) 。对于8Gbps、16Gbps 以及32Gbps信号来说,采用的预加重技术完 全一样,都是3阶的预加重和11种Preset选择。在PCI-E的信号质量测试中需要捕获多少的数据进行分析?
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,并且链路上只能有一个连接器。如果需要支持更 长的传输距离或者链路上有更多的连接器,则需要在链路中插入Re-timer芯片对信号进行 重新整形和中继。图4.6展示了典型的PCle4.0的链路模型以及链路损耗的预算,图中各 个部分的链路预算对于设计和测试都非常重要,对于测试部分的影响后面会具体介绍。 PCI-E测试和协议调试;江西PCI-E测试哪里买
PCI-E 3.0及信号完整性测试方法;天津PCI-E测试
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)。天津PCI-E测试