PCI-Express Compliance Test - neue

MESSTECHNIK
PCI-Express Compliance Test
Software zum Testen von PCI-Express
Thomas Stüber, LeCroy Europe
Dieser Artikel beschreibt die PCI Express Compliance Test Solution von LeCroy die neben dem Compliance Test weitergehende Analysen ermöglicht, die zwar für den
Compliance Test nicht vorgeschrieben sind, aber für die vollständige Analyse der
Funktion der bis zu 9,53 GByte/s je Richtung schnellen Schnittstelle unerlässlich sind.
Ä
hnlich wie bei USB 2 wird mit Sigtest
2.0 ein Compliance-Test-Programm
zur Evaluierung der Signalqualität
der PCI-Express-Schnittstelle von der PCI
Special Interest Group (PCI-SIG) als verbindliches Testtool vorgegeben. Die Auswahl der
Charakteristik der Taktrückgewinnung ist
besonders wichtig bei der Analyse und Bewertung der Signalqualität des seriellen Dateninterfaces. PCI Express benutzt hierzu einen Algorithmus zur Taktrückgewinnung
welcher gleichzeitig auch die Anforderungen des optionalen Einsatzes eines Spread
Spektrum Taktes berücksichtigt. LeCroy hat
diese Anforderungen mit der Option PCIE
direkt in die Bedieneroberfläche seiner
SDA6000A-Serie integriert, wobei alle Messungen im Compliance Test äquivalent zu
der Compliance Testsoftware Sigtest 2.0
von PCI-SIG sind.
Compliance Test
Zur Prüfung eines PCI-Express-Systems ist
ein spezielles Compliance Load Board (CLB)
und zum Test von PCI-Express-Karten das
Compliance Base Board (CBB) erforderlich.
Diese Testboards beinhalten einen normgerechten Abschluss für die zu prüfenden Signalleitungen und werden über SMA-Leitungen mit dem Oszilloskop verbunden. Um
die Signalqualität von PCI-Express zu testen,
wird ein spezielles Compliance-Test-Pattern
erzeugt und nach der Erfassung mit einem
Bild 1: Sigtest 2.0 Testergebnisse.
elektronik industrie 09-2004
geeigneten Oszilloskop in
der Software Sigtest 2.0
ausgewertet. Bild 1 zeigt
ein Beispiel eines Testergebnisses dieser Software.
Nach Abschluss des Tests
wird von der Software automatisch ein HTML-Dokument mit allen relevanten Testdaten erzeugt.
Eine der wesentlichen
Charakteristika bei PCIExpress, die erzeugt und
analysiert werden müssen, sind die beiden Augendiagramme Transition
Bit und De-Empasis Bit.
Diese entstehen durch die Bild 2: Ergebnis des Augentests mit PCIE.
Over-Empasis-Methode
rekt als Bestandteil der Oszilloskop-Softdie auf der Senderseite eingesetzt wird, um
ware auszuführen. PCIE ermöglicht es, sodie Intersymbol-Interferenz auszugleichen.
wohl PCI-Express Signale an Systemen wie
Zusätzlich muss, wenn der optionale
auch Karten zu analysieren. Bild 2 zeigt ein
Spread-Spectrum-Takt verwendet wird, der
typisches Ergebnis eines Augentest mit dem
Takt mit Hilfe eines definierten Algorithmus
PCIE-Menü wie es in den SDA6000A integzurückgewonnen werden, um das korrekte
riert wurde. Oberhalb sind die beiden typiSignal analysieren zu können. Dieser Algoschen Augendiagramme für Transition Bit
rithmus analysiert 3500UI (Unit Interval) des
und De-Empasis Bit zu sehen. Die PCIE-SoftSignals und generiert daraus einen Refeware vereinfacht nicht nur deutlich die
renztakt, mit Hilfe dessen dann 250UI in der
Durchführung von Compliance Tests, sie
Mitte des Datenstroms analysiert werden.
bietet auch besten Überblick über alle Testergebnisse und markiert z. B. bestandene
Compliance Test Paket PCIE
Tests übersichtlich mit einem grünen Haken.
Im Normalfall holt die von PCI-SIG erstellte
Und was das Wichtigste ist, alle Tests beruTestsoftware Sigtest 2.0
hen auf Algorithmen der PCI-SIG und sind
die vom Oszilloskop ersomit vollkommen konform zu Sigtest 2.0.
fassten Zeitdaten im CSVDa PCIE auf der innovativen Software-PlattFormat vom Oszilloskop
form des SDA6000A beruht, bietet PCIE
ab und analysiert diese
noch weitere über den Funktionsumfang
dann off-line. Diese Mevon Sigtest 2.0 gehende Parameter wie z. B.
thode ist in der Praxis umCommon Mode Voltage, Differential Volständlich, langsam und
tage aber auch De-Emphasis-Ration an.
erfordert einen PC zur
Auswertung. LeCroy erErweiterte Analyse von
hielt die Test Library wie
PCI Express Signalen
sie in Sigtest 2.0 verwenWie bei Sigtest 2.0 ist im Compliance-Testdet wird als DLL und entModus die Speichertiefe der PCIE-Software
wickelte daraus die PCIEauf 2 MPoints beschränkt. Diese BeschränSoftware, bei der die DLLs
kung auf 2 MPoints begrenzt durch die gedirekt in der Oszilloskoperinge Datenanzahl die AnalysemöglichkeiFirmware integriert wurde
ten. Um das Handicap zu umgehen, hat
und die es nun ermögLeCroy den PCI-Express-spezifischen PLL-Al- licht, die Applikation di-
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gramm wurde implemenz. B. mit den Einstellungen der Software-PLL
tiert, um Zufallsprodukte
für die Jitter-Messung, so zeigt sich, dass die
vom Signal zu eliminieren
dort gewählten Einstellungen für den PLLund Intersymbol-InterfeAlgorithmus geeignet sind. Dies ist bei den
renz-Effekte erkennen zu
Analysen ein entscheidender Punkt, da eine
können. Es ist hierbei
Messung mit falschen Parametern oder ohmöglich, nur das Auge
ne Software-PLL zu völlig anderen Ergebnisvon definierten Pattern
sen führen würde.
übereinander zuschreiben. In diesem Beispiel
Zusammenfassung
werden beide Flanken
Da Sigtest 2.0 als Compliance-Test nur eivon den letzten beiden Bit
nen Teil der notwendigen Tests für eine vollaus einer Patternlänge
ständige Qualifizierung des PCI-Express Invon sechs Bit in der Mitte
terfaces beinhaltet, hat LeCroy mit dem
dargestellt.
Bild 3: PCI Express Jittermessung.
Software-Paket PCIE den Leistungsumfang
Beim Vergleich des Patdeutlich erweitert. Messungen wie Spread
tern -000101 mit dem
gorithmus in den Serial-Data-Analyse-MoSpektrum Clocking (SSC), Transmitter Data,
Pattern -000001 ist erkennbar, dass beide
dus des SDA6000A implementiert. Dies erModulation Rate oder SSC Data Rate
eine 0 an der vorletzten Position und eine 1
möglicht auch extrem lange Datenfiles zu
Tracking sind für die Evaluierung unumals letztes Bit haben. Das Ergebnis sind die
analysieren und die volle Leistungsfähigkeit
gänglich und können jetzt ebenfalls durchbeiden steigenden Flanken auf der rechten
der Analysefunktionen des SDA auch auf
geführt werden. So ermöglicht PCIE durch
Seite. Das drittletzte Bit ist bei -000101 eine
PCI-Express anzuwenden.
1, während es bei dem
Bild 3 zeigt eine auf dieser Analyse baPattern -000001 eine 0
sierende Jittermessung. Die gewählte PLL
ist, dadurch erscheint nun
simuliert den in der Sigtest-2.0-Software
das Auge auf dem Bildverwendeten Algorithmus. Das Jitter-Dataschirm und es lassen sich
Histogramm basiert auf den zurückgewondie Unterschiede im Tinenen Taktsignalen des PCI-Express und ist
mingverhalten der beiden
in der Bildschirmmitte dargestellt. Auf beiPatterns erkennen. Diese
den Seiten sind außen die sogenannte BaAnalyse macht es einfach
dewannenkurve zu sehen. Die Parameter Rj,
zu erkennen, dass hier
Dj und Tj werden unterhalb der Kurven andie Ursache für die zwei
gezeigt. Das Jitter-Histogramm in der BildPeaks im Jitter-Histoschirmmitte zeigt zwei Spitzen, ein Ergebnis
gramm liegen.
der Intersymbol-Interferenz. Dies ist ein EfAm Schluss noch ein Beifekt der von den zwei Amplituden des Sigspiel für die Analyse eines
nals hervorgerufen wird, welche ihre UrsaSpread Spektrum Clocks
che in der gewählten De-Emphasis des
(SSC). SSC wird gerne als
Signales haben.
Kunstgriff verwendet, um
Durch die der SDA6000A-Serie als Option
die EMV-Normen leichter Bild 5: Analyse eines Spread Spektrum Clocks (SSC).
integrierte Software zur Analyse von serieleinhalten zu können. Als
die digitale Takt-Rückgewinnung im
len Datensignalen (ASDA) ist es möglich
Modulationsfrequenz für die SSC wird bei
SDA6000A und der Verwendung einer zum
noch tiefergehende Signalanalysen von PCIPCI-Express 30 bis 33 kHz mit einer ModulaComliance-Test identischen PLL-TransferExpress durchzuführen. Bild 4 zeigt ein Beitionstiefe von 0 bis 0,5 % verwendet. Durch
Funktion vielfältige neue Analysemöglichspiel einer speziellen Form von Augendiadas Benutzen der präzisen digitalen Taktkeiten wie z.B. Maskentest mit Fehlerlokaligrammen, das Intersymbol Interference
Rückgewinnung im SDA6000A kombiniert
sierung, Jitteranalyse incl. Rj, DJ, DDj und Pj
Pattern (ISI). Diese Form des Augendiamit einer PCI Express PLL-Transfer-Funktion
sowie direkt auf das Signal bezogene Bit(die zu den bei den Comfehlermessung. Detailanalysen sind selbst
pliance Tests verwendebei eingeschaltetem Spread Spektrum Clock
ten identisch ist) sind vielmöglich. (jj)
fältige neue Analysen
möglich.
www.lecroy.com
In dem in Bild 5 verwendeten Beispiel lässt sich so
z. B. die ModulationsfreLeCroy 504
quenz von 32,83 kHz und
die Modulationstiefe von
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ter darstellen. Der untere
Oszilloskop.
Graph im Bild zeigt zusätzlich den zeitlichen
Verlauf der Frequenzän504ei0904
derung und ist somit eine
Demodulation des TaktThomas Stüber ist Applikations-Ingenieur
signales. Vergleicht man
Bild 4: PCI Express, Intersymbol Interference Pattern (ISI).
bei der LeCroy Europe.
diese Messergebnisse nun
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