泰克DSA70000系列數(shù)字串行分析儀的串行數(shù)字系統(tǒng)測試解決方案

串行總線實施技術(shù)的發(fā)展變化使得設(shè)計人員要尋求更完善的分析和調(diào)試的解決方案，這些解決方案不僅需要能從一條傳輸路徑獲取總線活動情況，同時也要能從多個通道同時獲取總線傳輸情況，然后解釋信號的邏輯和物理行為。

經(jīng)過實踐證明的第一代串行總線技術(shù)現(xiàn)在已得到廣泛部署。很多采取新技術(shù)的消費產(chǎn)品正隨著 PCI Express、Serial ATA 及其它串行實施而不斷涌現(xiàn)。這些總線架構(gòu)在比相應(yīng)并行總線提供更高的數(shù)據(jù)速率的同時也簡化了線路布局。最近，這些尖端的串行技術(shù)開始在領(lǐng)先的設(shè)計中使用。

更快速的串行總線技術(shù)（第二代和第三代串行總線結(jié)構(gòu)，如 HDMI 1.3、SATA III 和 PCI-Express 2.0）已開始出現(xiàn)或正在開發(fā)過程中。很多此類串行數(shù)據(jù)總線設(shè)計都采用多通道結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，以取得更高的數(shù)據(jù)速率。在多通道配置中，串行數(shù)據(jù)包首先被分解，然后在大致相同的時間通過 4 個、8 個或更多的“通道”進行傳輸。很明顯，4 通道能比一個串行通道傳輸更多信息。由于現(xiàn)在非常普遍的 SERDES（串行器/解串器）器件技術(shù)，這一架構(gòu)中發(fā)送端和接收端對數(shù)據(jù)的整理性能已不是問題。以前的并行總線設(shè)計要求極為嚴格的時鐘時序和數(shù)據(jù)同步，而SERDES 將物理層結(jié)構(gòu)從這種工作中解放出來。得益于此，相互之間具有相關(guān)性但在時間上松散排列的數(shù)據(jù)包段能夠以離散的方式穿過發(fā)送器和接收器之間的通道。在 2006/2007的冬季，多通道配置將能從 4 通道發(fā)展到 32 通道。

許多串行總線共有的另一個特點是數(shù)據(jù)包的 8b/10b 編碼。8b/10b 方案將 8 比特數(shù)據(jù)字節(jié)轉(zhuǎn)換為 10 比特符號，以便進行串行傳輸。無論數(shù)據(jù)值是多少，編碼都能確保 1 和 0 的相對平衡混合，這簡化了時鐘恢復(fù)的環(huán)節(jié)。編碼提供的附加比特還有助于錯誤檢測。問題在于對于要獲取信號來進行驗證、兼容性和故障排除工作的工程師來說，8b/10b 編碼同時也增加了數(shù)據(jù)提取的環(huán)節(jié)從而令測試更為復(fù)雜。

新型泰克DSA70000系列數(shù)字串行分析儀既能滿足物理層的要求，也能滿足協(xié)議采集要求。這些工具填補了長期以來傳統(tǒng)示波器采集和協(xié)議分析儀采集之間的鴻溝，此間的前者更注重捕捉信號的全部模擬細節(jié)，而后者需要對復(fù)雜的數(shù)據(jù)包進行解碼，但局限于捕捉純數(shù)字，即二進制信號。

物理層問題被多通道采集所化解

DSA70000 儀器通過解決物理層設(shè)計問題為串行器件有效性、兼容性測量和調(diào)試工作提供了完全集成的方案。來自于這三項應(yīng)用的技術(shù)要求包括了從信號完整性測量到追蹤明顯邏輯錯誤的這些環(huán)節(jié)。

在多通道串行總線上進行驗證或調(diào)試工作的設(shè)計人員需要在 4 個或更多的通道中同時獲取實時數(shù)據(jù)集。在驗證工作中，用戶需要存儲信息，以便在稍后過程中遇到問題時提取這些信息供檢索和更深的分析?？傊脩粲斜匾私獍l(fā)生錯誤時的信號環(huán)境。記錄 4 個通道內(nèi)的時間相關(guān)數(shù)據(jù)不僅能讓我們深入了解干擾事件，還能了解該事件前后每個通道上的狀況。DSA70000 系列能夠以全速實時采樣率在全部 4 個通道上捕捉長達 4 ms 內(nèi)的高速串行數(shù)據(jù)流。

對于進行調(diào)試工作的技術(shù)人員，多通道采集能讓設(shè)計人員觀察通道之間的交互。在當今緊湊的線路設(shè)計中，瞬時信號很可能從一個信號路徑傳播到鄰近的另一個信號路徑。這就是所謂的“串擾”，它也是在高速串行器件中影響兩個或更多通道的許多異常現(xiàn)象之一。DSA70000 系列儀器能夠以全速采樣率同時采集 4 個通道的數(shù)據(jù)，因此用戶也可以輕松了解通道之間的交互性，比如說，通道 2 中的偏差如何影響通道 3 中的信號邊沿。

DSA70000 示波器的抖動分析功能已經(jīng)過了實踐的檢驗，該設(shè)備可以一次采集全部 4 個通道的數(shù)據(jù)，以便了解抖動特性-- 如時間間隔誤差（TIE）及隨機性和確定性抖動（RJ/DJ）等。

其它物理層的任務(wù)更適合以“一次一個通道”的方式進行。對于很多特征化測量，設(shè)計人員必須從單通道波形的角度確定信號完整性問題。在此，行業(yè)標準規(guī)定了逐個通道眼圖分析工作的規(guī)范。DSA70000 系列的串行兼容性和分析工具集可以令用戶針對當今特定的領(lǐng)先串行總線標準對該工具集進行選擇，由此加快了眼圖分析的速度。

8b/10b 協(xié)議觸發(fā)打開了通向更高層次的大門

DSA70000 系列可以幫助設(shè)計人員使用 8b/10b 觸發(fā)來追蹤與協(xié)議有關(guān)的問題，8b/10b 觸發(fā)這一強大實時硬件功能在業(yè)內(nèi)處于獨一無二的地位。

大多數(shù)串行總線在協(xié)議級使用“8b/10b”編碼。在這種格式中，8 比特的字映射為 10 比特的字符序列，這些字符序列包含經(jīng)過控制的混合 1 和 0，以便促進時鐘恢復(fù)和錯誤檢測。8b/10b 編碼提供了數(shù)據(jù)和控制字符的基礎(chǔ)集。而現(xiàn)有的行業(yè)標準則基于這一常用字符集來定義更高層的協(xié)議。

物理層問題可能導(dǎo)致協(xié)議錯誤，此外，更高層次（如鏈接層）的工作會由于傳輸邏輯的問題或其它問題而產(chǎn)生自身錯誤。直到最近，協(xié)議采集一直是專用協(xié)議分析儀所壟斷的領(lǐng)域，但是泰克在 TDS6000C 系列超高性能示波器中率先以高達 3.125Gb/s 的數(shù)據(jù)速率上實現(xiàn)了8b/10b 觸發(fā)，以幫助工程師們捕捉清晰的、與物理層行為相關(guān)的代碼組合?，F(xiàn)在，最新的DSA70000 系列中也包含了同樣的功能。新型號只要能探測到 8b/10b 流量，就能對其進行解碼。

最后，觸發(fā)組合包含 40 比特的流，但是用戶可以按照比特、字或字符來輸入需要的觸發(fā)參數(shù)。用戶得以在 8b/10b 流量的符號語言中高效工作，而不是在單個比特的沉悶環(huán)境中工作。而且，觸發(fā)器對輸入的數(shù)據(jù)響應(yīng)是實時的。設(shè)計人員可以設(shè)置觸發(fā)器，使它能檢測到特定的錯誤條件，而不是漫無目的地捕捉一個窗口的數(shù)據(jù)并反復(fù)這一搜索過程直到發(fā)現(xiàn)錯誤為止。由于能夠在信號錯誤在發(fā)生時就得到確認，而無須事后分析，這簡化了操作并縮短了解決問題的時間。

一旦獲取 8b/10b 數(shù)據(jù)，儀器會將字符級和字級的細節(jié)與帶有注解的波形一起顯示。這些信息包括：

信號行為和 10 比特符號內(nèi)容

字符及其數(shù)據(jù)或符號值

字級信息，如基元和更高結(jié)構(gòu)

解碼的 8b/10b 信號視圖和波形視圖將被同步，這樣，其中一個的影響可以與另一個的條件進行比較。字視圖中標出的錯誤可以一直追蹤到物理層信號活動。

總結(jié)

新型 DSA70000 系列數(shù)字串行分析儀滿足了設(shè)計人員對于串行數(shù)字系統(tǒng)測試解決方案的需求，可以幫助串行總線設(shè)計人員評估物理層行為和協(xié)議級活動以及二者之間的交互特性。性能優(yōu)異的全帶寬多通道采集意味著工程師們可以看到并解決通道之間串擾和干擾引起的問題。類似地，耗費時間的抖動測量也可以在所有通道上一次執(zhí)行完成。先進的 8b/10b 觸發(fā)幫助用戶捕捉協(xié)議級錯誤，并在調(diào)試階段將這些錯誤與物理（波形）事件關(guān)聯(lián)起來。DSA70000 系列填補了波形采集和純粹基于協(xié)議的分析工具之間的鴻溝。

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