认识眼图
眼图（Eye Diagram）是用余辉方式累积叠加显示采集到的串行信号的比特位的结果，叠加后的图形形状看起来和眼睛很像，故名眼图。眼图的分析是数字系统信号完整性分析的关键之一。
眼图的形成
由于眼图是示波器用余辉方式将采集到的一系列串行信号的多个单位间隔（UI）的波形叠加形成的图形，因为很像张开的眼睛，所以叫眼图。一般而言，生成眼图需要通过测量大量的数据，然后再从中恢复得到。示波器在测量眼图的过冲中，经过前期的数据采集，其内存中可以保存完整的数据记录。然后，利用硬件或者软件对时钟进行恢复或者提取得到同步时钟信号，用此时钟信号与数据记录中的数据同步到每个比特，通过触发恢复的时钟，把数据流中捕获的多个1UI的信号重叠起来，就是将每个比特的数据波形重叠，最后得到我们需要的眼图。
详细说明：
1.示波器在测量眼图的过冲中，经过前期的数据采集，其内存中可以保存完整的数据记录：示波器的ADC以较高的采样率对输入的模拟信号进行采样量化，将一段时间的连续波形转换成数百万个甚至更多的离散数据点，并将这些按时间顺序存入高速采集内存中。
2.利用硬件或者软件对时钟进行恢复或者提取得到同步时钟信号：如果没有外接时钟告诉我们每个比特的边界在哪里，示波器就需要自己从数据流中把这个信息找出来，这个过冲就是时钟恢复。有两种方式：1）软件恢复，示波器运行一个数字信号处理算法（如PLL锁相环算法）。这个算法会分析内存中的数据点，根据预设的波特率和数据的跳变规律，计算并生成一个虚拟的，理想的时钟信号。这个虚拟时钟的每一个上升沿都代表着一个理论上的最佳采样时刻。2）硬件恢复：一些高端示波器会有专门的硬件电路来处理这个过程，速度更快，但原理类似。
3.用此时钟信号与数据记录中的数据同步到每个比特：现在，示波器有了两个关键信息：1) 原始的波形数据点；2) 恢复出的时钟信号所标记的一系列时间点（t₁, t₂, t₃, ...），每个时间点代表一个比特的开始或结束。
4.通过触发恢复的时钟，把数据流中捕获的多个1UI的信号重叠起来：这是生成眼图的核心步骤——“切割”和“叠加”。1）“触发”：：示波器软件以每一个恢复出的时钟边沿（如每一个上升沿）作为触发电。 2）“切割”： 每到一个触发电，软件就从其前方和后方的原始数据记录中，截取一段长度位1 UI的波形片段。例如：截取触发点前0.5 UI到触发点后0.5 UI的数据。 3）“重叠”： 软件将截取到的成千上万个这样的1 UI波形片段全部对其到同一个1UI的时间窗口内进行叠加显示。
5.就是将每个比特的数据波形重叠，最后得到我们需要的眼图**：由于截取和叠加的次数足够多，统计规律就显现出来了。
- 所有代表“1”的比特，其高电平部分会叠加在视图的顶部，形成“上眼皮”。
- 所有代表“0”的比特，其低电平部分会叠加在视图的底部，形成“下眼皮”。
- 所有上升沿和下降沿会叠加在视图的两侧，形成交叉点。
- 最终，屏幕上显示出的就是一个由无数波形轨迹构成的、中间有一个“睁开”的孔的图形——眼图。过冲（Overshoot）、振铃（Ringing）、抖动（Jitter）、噪声（Noise）等所有信号完整性问题都会在这个叠加的图形中清晰地暴露出来。
示波器眼图显示的水平时间轴范围通常大于1个UI（Unit Interval），最常见的是1.25 UI或1.5 UI。 作用主要有两点：
- 为了完整显示比特跳变的过程：一个比特的跳变（上升时间或下降时间）可能会跨越比特边界。如果只严格显示1UI，可能会在屏幕边缘切掉跳变沿的一部分，导致无法观察完整的波形转换特性。显示更宽的范围（如1.25UI）可以确保波形中最快的边沿也能被完整包含在视图中。
- 为了观察码间干扰的历史和未来影响：波形的形状会收到它之前和之后比特的影响，即码间干扰。显示比1 UI更宽的范围，可以让工程师看到当前比特的波形是如何从前一个比特演变而来，以及如何过渡到下一个比特的。
通过打开色温模式，眼图将具备明暗的层次感，色调越暖的部分说明信号出现的概率越高。这样也可以更加直观的看出信号的噪声，抖动等的分布情况。
眼图测试的意义
在示波器普通的波形测量中，我们只能是分析某一段的细节信息，如上升/下降时间，赋值，过冲和下冲等，但是随着数字系统速率的提升，仅仅依靠普通波形测量是不行的，这是因为由于传输通道的损耗会出现在不同的位置，测量结果不同的情况。所以眼图就成了常用的分析高速数字信号的方法，能够体现信号整体特征，通过眼图可以观察到码间串扰和噪声干扰情况，从而根据一些参数评价系统的优劣，但是不能探测逻辑问题或协议错误，比如设备应该发送高电平却发送了低电平。
眼图的形态
眼图的形态各式各样，有细长眼，大圆眼，单眼皮和双眼皮，这主要由它的参数决定，如眼高，眼宽，眼幅度。
眼图的参数
1/高电平和0低电平：
示波器带有强大的眼图分析工具，它们使用算法来计算这两个参数，主要有两种方式。1）直方图统计： 这是最准确的方法。眼图分析工具会在眼图的最佳采样点（通常是0 UI处，不同示波器不一样，有些是在20%UI处）画一条垂直的切片，然后分析这条线上所有电压值的分布情况：
- 这条电压分布曲线会呈现处双峰分布
- 高电压处的峰：对应所有被采样到的“1”比特。
- 低电压处的峰：对应所有被采样到的“0”比特。
- 眼图分析工具可以通过算法来精确找到这两个峰的中心位置。
- 1电平 = 高电压分布的峰值的电压值。
- 0电平 = 低电压分布的峰值的电压值。
2）均值测量：对于一些质量很高、分布非常集中的眼图，工具也会简单地计算眼图上半部分和下半部分所有点的电压平均值。 - 1电平 ≈ 眼图上半部分电压的算术平均值。
- 0电平 ≈ 眼图下半部分电压的算术平均值。
振幅：
眼图的振幅是指高电平与低电平之间的差值。
位周期
位周期也称位单位间隔，也即是 UI，它通过测量眼图中眼睛图交叉点的水平间距得到的。他是数据速率的倒数。在生成眼图时，用 UI 取代时间作为横轴坐标，就可以很容易地比较不同数据速率的眼图。
眼高
眼高是指眼图的竖直开口（眼图上的空白区域）。理论上讲，其值应该等于振幅，但是由于有噪声的存在，现实中这种理想情况几乎不会发生。同样的，在系统中噪声越大眼高就越小。眼高反映了信号的信噪比。
眼宽
眼宽是指眼图的水平开口。它通过计算眼图交叉点之间的差得到。
交叉百分比
眼图交叉百分之（Crossing Percentage, CP）是指占空比扭曲或脉冲对称问题。理想信号的眼图交叉百分比是50%；当百分必发生偏离时，眼图会比闭上，则表明信号完整度降低。
交叉百分比的计算公式：交叉点电压相对于高低电平幅度范围的占比
结合实际场景去解释这个CP的含义：
- 理想信号（无占空比扭曲）：理想交叉点在幅度中点，CP为50%
- 是真信号（占空比扭曲）：假设信号因传输损耗导致“高电平持续时间变长”，此时交叉点会向高电平便宜，那么交叉点就会右移动，CP增大。
眼图参数在眼图的表现
