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【芯片设计-信号完整性 SI 学习 1.2 -- loopback 回环测试】 - 实践

文章目录

    • 1. 背景:为什么要做 SI 测试
    • 2. PHY 层环回模式
      • 2.1 自环回(Local Loopback)
      • 2.2 远端环回(Remote Loopback)
    • 4. DDR/PCIe/SerDes 的典型应用

1. 背景:为什么要做 SI 测试

在 DDR、PCIe、SerDes 等高速接口 (>Gbps) 设计中,数据通过差分对、走线、连接器、封装等传输时,会受到以下因素影响:

  • 抖动(Jitter):时钟边沿不稳定,影响采样点。

  • 码间串扰(ISI, Inter-Symbol Interference):前后比特间耦合导致波形失真。

  • 串扰(Crosstalk):相邻走线/通道间干扰。

  • 损耗(Loss):PCB、连接器、通道的高频损耗。

为了确认 PHY 设计和信号链路的可靠性,必须在实验室或产测中进行:

  • 环回测试(Loopback Test)

  • 误码率(BER)验证

2. PHY 层环回模式

例如,新思科技的 PCIe Core 支持单个 Pcie 内核的 Loopback 功能,该效果主导为了做芯片验证,以及在没有远程接收器件的情况下搞定自己的回环。同时,Core也支持有远程接收器件的loopback,在该中情况下,远程接收器件称为loopback slave。该种模式可以用来搞定板级的 debug,BER测试,系统调试。
在这里插入图片描述

PHY(物理层)通常献出硬件支持环回,用来隔离问题或验证收发通道。

2.1 自环回(Local Loopback)

在这里插入图片描述

内部控制器操作进行回环设置,兼容LTSSM状态,假如回环链路训练成功则进入L0正常数据传输模式

  • 位置:数据在 PHY 内部或发射端(TX)输出后被直接接回接收端(RX)。

  • 用途

    • 验证 PHY 内部电路(SerDes 编码器、解码器、PLL、时钟恢复电路)的效果正确性。
    • 通道问题。就是不依赖外部通道(PCB 走线/连接器),排查是 PHY 还
  • 常见模式

    1. Near-End Loopback (NE LB):TX 发出的数据直接在 PHY 内部回到 RX,不经过外部走线。
    2. Far-End Analog Loopback (FE LB):TX 驱动到 Pad(I/O 引脚)后直接回到 RX,囊括 IO buffer,但不走外部 PCB trace。

2.2 远端环回(Remote Loopback)

在这里插入图片描述

EP连接到RC端,可以利用EP PHY接口进行回环测试,如果训练成功设备则进入L0状态,用来调试EP链路训练的一个高效方式

4. DDR/PCIe/SerDes 的典型应用

  • DDR

    • 主要依赖 眼图测试(利用 DQS 时钟与数据窗口对比)。

    • Margin Test:调节采样点偏移、驱动强度、ODT 参数,观察误码情况。

  • PCIe

    • 支持 Loopback + PRBS 模式,由 PCIe PHY 或 BERT 测试仪完成。

    • 常用 Compliance Test验证链路信号质量。

  • SerDes(例如 10G/25G/56G Ethernet PHY)

    • 内置 自环回、远端环回、PRBS 发生器/检测器

    • 误码率测试结合CTLE(连续时间线性均衡)、DFE(判决反馈均衡)、TX FIR(前馈均衡),优化链路性能。

总结

  • 自环回:验证 PHY 内部收发电路,排查芯片本身挑战。

  • 远端环回:验证完整通道,包含 PCB/连接器/电缆。


推荐阅读
https://www.cnblogs.com/wujianming-110117/p/15506535.html

http://www.wxhsa.cn/company.asp?id=3636

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