串行數(shù)據(jù)一致性測(cè)試系列之二--串行數(shù)據(jù)測(cè)試發(fā)包方法的討論

在串行數(shù)據(jù)測(cè)試中，經(jīng)常會(huì)使用專門的測(cè)試夾具把待測(cè)試信號(hào)引入示波器中測(cè)量和分析，這 時(shí)，待測(cè)試的串行信號(hào)鏈路并不在正常工作狀態(tài)（即正常的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流模式），而是工作在測(cè)試模式，待測(cè)試芯片的該串行鏈路的發(fā)送端必須強(qiáng)制發(fā)送出測(cè)試數(shù)據(jù) 包，然后通過測(cè)試夾具和同軸電纜連接到示波器，本文將簡(jiǎn)要討論串行數(shù)據(jù)測(cè)試時(shí)如何發(fā)送出數(shù)據(jù)包。

百兆/千兆以太網(wǎng)

在 很多3C產(chǎn)品中都有RJ45接頭的以太網(wǎng)口，最常見的速度為百兆和千兆，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為100BASE-TX和1000BASE-T，使用非屏蔽雙絞線來連 接網(wǎng)口。通常，網(wǎng)卡芯片廠商提供了發(fā)包程序或者修改寄存器方法，讓網(wǎng)卡芯片發(fā)出特定的測(cè)試數(shù)據(jù)包。比如Intel的LanConfig軟件適用于所有 Intel的網(wǎng)卡芯片，Marvell、Realtek、Broadcom等等都有各自的發(fā)包程序和方法，測(cè)試工程師可以找網(wǎng)卡芯片公司或測(cè)試儀器廠商的 技術(shù)支持索要發(fā)包程序。不過對(duì)于百兆以太網(wǎng)口，可以用誘導(dǎo)發(fā)包方法讓網(wǎng)卡芯片發(fā)出百兆測(cè)試數(shù)據(jù)包。下圖1為使用該方法測(cè)試百兆以太網(wǎng)的示意圖。后來我們?cè)O(shè) 計(jì)了新的百兆以太網(wǎng)夾具（產(chǎn)品代碼為：TF-ENET-CN），包括了圖1的電路，夾具上兩個(gè)RJ45連接器，一個(gè)接待測(cè)試網(wǎng)卡，另外一個(gè)連接設(shè)置為百兆 全雙工的網(wǎng)卡，示波器用同軸電纜連接到夾具即可觀察到待測(cè)試網(wǎng)口發(fā)送出的數(shù)據(jù)包。

圖1：百兆以太網(wǎng)測(cè)試的誘導(dǎo)發(fā)包方法

USB2.0

USB分為HOST和DEVICE兩類：對(duì)于DEVICE，需要一臺(tái)電腦，運(yùn)行HSElectricalTestTool發(fā)包程序（可從www.usb.org下 載，如圖2所示），按照示波器廠商的USB測(cè)試軟件包的指示操作該發(fā)包程序即可讓待測(cè)試DEVICE發(fā)送出適當(dāng)?shù)臏y(cè)試數(shù)據(jù)包。對(duì)于HOST，如果是可以運(yùn) 行WINXP或WIN2K的USB端口，同樣可以運(yùn)行HSElectricalTestTool發(fā)包程序，按照示波器廠商的USB測(cè)試方法操作該軟件，即 可發(fā)送出測(cè)試數(shù)據(jù)包；如果該HOST是嵌入式系統(tǒng)的USB端口，則需要USB芯片廠商提供發(fā)包方法。對(duì)于全速和低速的USB HOST測(cè)試，無(wú)需發(fā)包軟件即可測(cè)試。

PCI Express

PCIe 的發(fā)包方法比較簡(jiǎn)單，PCIe的TX正負(fù)信號(hào)通過隔直電容后接到2個(gè)50歐電阻，PCIe芯片上電后可以發(fā)送出測(cè)試數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包由 K28.5/D21.5/K28.5/D10.2組成。對(duì)于計(jì)算機(jī)主板上的PCIE 16X/8X/4X/1X的連接器，使用PCI官方組織PCISIG提供的測(cè)試夾具CLB進(jìn)行測(cè)試，CLB插到主板上后，用同軸電纜連接CLB與示波器的 通道（通道的輸入設(shè)置為DC50歐），主板上電后即可發(fā)送出測(cè)試數(shù)據(jù)包，示波器就可以測(cè)試PCIE了（如圖3所示為PCIe Gen2的主板測(cè)試示意圖）。對(duì)于PCIE的插卡，需要使用PCISIG的測(cè)試夾具CBB，CBB上提供了PCIe插卡的電源和時(shí)鐘，把待測(cè)試PCIE插 卡插到夾具CBB，然后用同軸電纜連接CBB與示波器，對(duì)CBB上電后插卡就發(fā)出測(cè)試數(shù)據(jù)包到示波器。

SATA

SATA芯片的發(fā)包分為幾種情況：

對(duì) 于PC客戶，如果使用Intel芯片組的主板，可以運(yùn)行RU軟件修改寄存器，讓ICH?（I/O Controller Hub）芯片發(fā)送出測(cè)試數(shù)據(jù)包。比如對(duì)于ICH6/7的SATA測(cè)試，DOS啟動(dòng)后運(yùn)行RU軟件，在RU軟件中選擇DEV 1Fh FUNC2的設(shè)備，然后把對(duì)應(yīng)的4個(gè)地址的數(shù)值修改為00/1C/04/FF，即可發(fā)送出測(cè)試數(shù)據(jù)包。
PCI DEV31 = DEV 1Fh FUNC 2
92->00 A0->1C A6->04 92->FF

此 外，Intel提供了一個(gè)文檔指導(dǎo)如何修改芯片寄存器、如何使用示波器和SATA測(cè)試夾具、如何運(yùn)行Sigtest軟件輸出測(cè)試報(bào)告。文檔名 為：Intel ICH? Serial ATA Motherboard Signal Quality Testing (MSQT)，可向Intel技術(shù)支持索取。

SAS

SAS芯片廠商LSI LOGIC提供了發(fā)包軟件，通常系統(tǒng)從DOS啟動(dòng)后，運(yùn)行該發(fā)包程序，可以選擇各種測(cè)試碼型、還可以調(diào)節(jié)信號(hào)幅度和去加重程度。SAS的測(cè)試夾具與測(cè)試方 法與SATA類似。如果芯片廠商沒有提供發(fā)包軟件，也可使用力科SAS協(xié)議分析儀，通過夾具的RX端配置SAS芯片發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)包。

HDMI

對(duì) 于HDMI Source的測(cè)試，通常先連接顯示器后設(shè)置到各種分辨率（比如1080i、720p等等），然后拔掉SOURCE端的HDMI電纜，在待測(cè)試HDMI接 口上插入測(cè)試夾具（Efficere的HDMI夾具），測(cè)試夾具通過探頭連接到示波器，即可觀察到HDMI端口發(fā)送出的信號(hào)。

還有一種方法是先在主板上連上SATA硬盤，用U盤從DOS啟動(dòng)，然后拔掉主板上的SATA電纜，插上夾具，連接示波器，即可檢測(cè)到SATA數(shù)據(jù)包。

對(duì) 于嵌入式系統(tǒng)的SATA接口測(cè)試，工程師通常都是跑業(yè)務(wù)碼流的時(shí)候用差分探頭點(diǎn)測(cè)，很少使用SATA測(cè)試夾具測(cè)試。原因是使用夾具后SATA的HOST和 DEVICE就斷開了，待測(cè)試SATA芯片通常就停止發(fā)包了。對(duì)于這種發(fā)包困難的SATA芯片測(cè)試，可以使用力科SATA協(xié)議分析儀，如圖5所示為使用力 科SASTracer來配置主板發(fā)出測(cè)試數(shù)據(jù)包的示意圖。

圖5：使用力科SASTracer配置主板的SATA端口發(fā)送出測(cè)試數(shù)據(jù)包