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QQ交談力科PCIE飛線測試套件使用技巧
最近更新時間：2014-3-14
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目前常用的力科PCIE飛線測試套件分GEN2和GEN3 2種規(guī)格,，GEN2的型號可以進行2.5G/5G速率測試，GEN3型號用于2.5GT/s,5GT/s及8GT/s速率測試,。本篇從使用角度出發(fā),，介紹了力科PCIE飛線測試套件使用中一般性的問題及注意事項，以及相關(guān)飛線測試特殊性帶來的一些挑戰(zhàn)及解決方法,，重點是協(xié)助用戶來抓取合格的數(shù)據(jù),，供PCIE總線開發(fā)及測試工程師參考。
力科PCIE分析儀使用的一般注意事項及常見問題
建議工程師在使用分析儀的之前，花點時間看一下分析儀軟件（簡稱軟件）自帶的規(guī)格書,，使用手冊及應(yīng)用指南：
C:\Program Files (x86)\CATC\PETracer\DataSheet – 規(guī)格書目錄
C:\Program Files (x86)\CATC\PETracer\Documents – 手冊目錄
C:\Program Files (x86)\CATC\PETracer\AppNotes – 使用指南目錄
相關(guān)內(nèi)容方便大家快速掌握基本操作及注意事項
a 錄制設(shè)置技巧
開始錄制的時候如果我們不知道當前總線寬度,，速度和極性，可以這樣做：
圖1 PETracer 中的錄制設(shè)置
將 圖1中1/2/3的位置設(shè)為自動檢測時,，硬件連接正常時運行協(xié)議分析軟件,，我們能看到如下圖結(jié)果：
圖2 PETracer 中的狀態(tài)顯示
可以看到連接的寬度，速度及連接的質(zhì)量（綠色圓點表示連接正常,，黃色及紅色的圓點表名連接有問題）,，以及連接的極性（以圓圈內(nèi)的加號+ 及減號 – 表示信號的正負極性）。依據(jù)此,，我們就可以將圖一中原來設(shè)為自動的位置設(shè)為固定的參數(shù),。這樣做的原因是，盡管這些自動設(shè)置給使用帶來方便,，當我們不知道總線的速度,，寬度及l(fā)ane極性的時候，我們可以方便地利用AUTO選項來抓到碼流,。但這是有代價的,，AUTO的設(shè)置意味分析儀必須花更多的時間，更多的資源來檢查這些可能會變化的參數(shù),，帶來的問題是在檢測速度變化,，寬度變化等改變的時候，需要花更多的時間來鎖定信號,，這對于檢查變化中發(fā)生的問題的狀況是不利的,。建議，盡可能使用靜態(tài)的參數(shù)設(shè)置,，如必須分析改變過程的問題時,，則再改變對應(yīng)的設(shè)置為自動狀態(tài)。
但是當連接不好時怎么辦,？可以從軟件的狀態(tài)欄及實際分析儀顯示面板的狀態(tài)LED的顏色可以看出來,，相應(yīng)于表示連接正常的綠色,，連接不良時,，軟件及分析儀顯示狀態(tài)以黃色及紅色表示。連接不良時,，是無法抓取正常的數(shù)據(jù)的,，因此要檢查分析儀，連接電纜,，連接器及測試平臺,，確認上述部分均工作正常。
強調(diào)一點，當抓取上電或掉電過程,，連接速度或?qū)挾茸兓瘏f(xié)議過程時,，瞬態(tài)錯誤是允許的，協(xié)議分析儀需要時間去鎖定信號,，過程中必然會出現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù),。相應(yīng)地，圖一中對應(yīng)的自動檢測參數(shù)就必須也設(shè)定為自動狀態(tài),。
b ASPM電源管理
規(guī)格定義PCIE的連接可以在L0,，L0s及L1直接切換，這是由硬件控制的,，取決于當前系統(tǒng)PCIE總線的忙閑狀態(tài),，跟設(shè)計有關(guān)。我們都知道,，PCIE總線只有在全功率狀態(tài)（L0,，POLLING和RECOVERY等）才能獲取正常的碼流，其他低功耗狀態(tài)L0s,，L1,，L2， L3等狀態(tài)總線連接是關(guān)掉的,。因此我們需要在待測系統(tǒng)中關(guān)掉ASPM,，讓連接一直保持正常，這也是分析儀正常工作的條件之一,，當然如果必須要在ASPM狀態(tài)調(diào)試除外,。ASPM功能可以通過寫配置空間的控制寄存器對應(yīng)的位來實現(xiàn)。當從L0s狀態(tài)回L0時,，力科的分析儀zui少需要16-20個FTS（具體跟連接的速度及寬度有關(guān)）才能鎖定信號,。
c 內(nèi)部時鐘，外部時鐘及SSC時鐘（Spread Spectrum Clocking）
分析儀面板上有外部時鐘輸入插頭,，同時軟件中也有對應(yīng)的外部及內(nèi)部時鐘選項,。這代表什么意思呢？通常情況下,，PCIE默認使用固定時鐘頻率,，也就是不使用擴頻技術(shù)SSC時鐘，這時使用外部或者分析儀內(nèi)部時鐘應(yīng)該說沒有很大的差別,，原因是時鐘頻率是固定的,，分析儀前端PLL可以相對容易地從碼流中恢復(fù)時鐘并與本地時鐘鎖定，當然用外部時鐘鎖定會更好些, 尤其在定位ASPM相關(guān)問題的時候,。
另外一種情況是SSC擴頻時鐘打開時,，這時從碼流中恢復(fù)時鐘與鎖定，會比較困難。是接外部時鐘輸入,，以便快速鎖定信號,。這點在PETracer軟件6.53及以后版本有改變，軟件已經(jīng)做到SSC擴頻時鐘時可以鎖定信號,，但具體情況跟信號品質(zhì)有關(guān),。如果SSC擴頻時鐘打開時分析儀無法以內(nèi)部時鐘正常抓取數(shù)據(jù)，這時依然要考慮以外部時鐘來恢復(fù)數(shù)據(jù),。
d 分析儀面板顯示連接正常,，但抓不到包
這種情況下通常的問題，都是因為分析儀的lane的序號（多l(xiāng)ane配置,，非x1的情況）,，極性或者lane的寬度設(shè)定跟實際不符合，因此無法解析正確的數(shù)據(jù)或者顯示解析錯誤,。正確的做法是改變lane序號,，極性或者lane寬度，然后再嘗試抓一段碼流看看出錯情況,。如果,，能正常工作了，那顯然對應(yīng)的某項設(shè)定原來是錯誤的,。
一般這種情況下,，針對多l(xiāng)ane的配置，抓的包中一般會看到只有Ordered Sets被解碼處理,，其他的部分會出現(xiàn)很多的IDLE 符號錯誤或者其他很多類型的錯誤,，并且數(shù)量非常多。這是必須考慮到Lane的排序錯誤或者寬度不符合的情況,。這是因為,，協(xié)議規(guī)定Ordered Set在每個lane上都有同時發(fā)送，但DLLP和TLP包會按字節(jié)順序,，分散在每個lane上,。因此lane順序不對或者寬度不對，可以想象出分析儀是無法恢復(fù)正常的DLLP或者TLP包,。
另外要考慮是否圖一中錄制選項中1 設(shè)定錯誤,，把速度設(shè)為自動，再嘗試一下,，分析抓取數(shù)據(jù)的正確速度,。
e 充分利用軟件提供的Traffic Summary Report,， 如下圖示：
圖2 PETracer 中的Traffic Summary Report
軟件的各項功能都對使用者提供幫助,，這兒Traffic Summary Report 可以幫助我們定性地了解分析儀抓包的出錯情況，從窗口欄我們可以看到，上行（Upstream）和下行（Downstream）的錯包統(tǒng)計,；從錯包的方向及相對錯誤的多少,，我們能知道當時2個方向連接的健康狀況，當我們調(diào)整或者更換電纜,，改變探頭參數(shù)的以后,，能從前后錯誤報告的內(nèi)容變化，大概知道更改的效果是變好或者變差了,，從而知曉需要調(diào)整的方式,。當然，當連接過程為嘗試連接（TRAINING）狀態(tài)時,，這是發(fā)生的數(shù)據(jù)包錯誤時正?，F(xiàn)象，這點必須加以區(qū)別,。
簡而言之,，了解協(xié)議和分析儀操作，就能很快的利用之來解決實際問題,。下面介紹一些相關(guān)飛線測試的注意點,。
針對飛線測試注意事項及常見問題
嵌入式的系統(tǒng)中PCIE總線電路就沒有我們熟悉的不同寬度的PCIE插槽，系統(tǒng)通過匹配電阻,，隔直電容及傳輸線,，用差分信號對直接把PCIE設(shè)備兩兩連接在一起?？紤]到FR4的PCB基板介質(zhì),，100歐姆的差分傳輸線特征阻抗，設(shè)計的走線寬度一般都在5-8mil之間,，差分線相互間距也小于10mil,，這對焊接的實際操作帶來困難。更加頭疼的一點是,，一般設(shè)計中都不會預(yù)留PCIE信號輸出點或者測試點,。可以想象,，在這樣的系統(tǒng)中要接出PCIE的信號進行調(diào)試,，可不是一件簡單的事情。
a 探頭焊接位置及探頭匹配電阻
探頭位置及探頭匹配電阻的選取,，要盡量減少對原來系統(tǒng)的影響,，同時又能保證分析儀能夠獲得足夠的能量，能正常解碼,。
正常PCIE總線上可選的探頭接出位置有如下的3個點：
圖3 PCIE總線差分信號傳輸
可以推斷出A,，B,，C 這3點中A的信號強度，B其次,，Czui弱,，這是由于經(jīng)過傳輸后，信號會衰減的緣故,。因此,，推薦將探頭位置設(shè)定在A點，這時信號,。一般而言 A點的位置實際在板子上為印刷線路,，焊接操作難度很大，一般推薦直接焊接在隔離直流的電容靠近A點的焊盤側(cè),。
探頭匹配阻抗的選取要保證上面說的,，我們一般希望能從PCIE的連接上取得10%左右的能量，這樣可以保證影響較小,，因此推薦的匹配阻抗在330歐姆到470歐姆之間,，特別對于GEN3的速度，探頭電阻默認設(shè)定是470歐姆,。具體使用電阻參數(shù)規(guī)格,，需要與力科協(xié)議分析部門的銷售及支持人員溝通。
b 確定使用內(nèi)部時鐘還是外部時鐘
什么時候需要考慮這個問題,？當抓的數(shù)據(jù)有很多錯誤,，但又不屬于我們剛剛在*部分d節(jié)中討論的那些，那么下一個動作,，可以嘗試改變一下分析儀CLOCK源的設(shè)置,，看看有沒有改善或者解決。如下圖4
圖4 改變參考時鐘輸入源
c Lane順序?qū)φ{(diào)功能(SWIZZLING CONFIG)
采用飛線測試時候,，還會碰到一種情況,，焊接的時候有可能把Lane的連接順序或者極性焊錯了，就沒有辦法按默認設(shè)置去抓取數(shù)據(jù)了,，這時在圖2的狀態(tài)欄及下圖的儀表盤（DASHBOARD,， 按圖2的藍色圖標）都可以看出來極性不對，但Lane的順序就只能在儀表盤中顯示了,。極性反了,，可以通過反轉(zhuǎn)某位極性的設(shè)置來糾正，但Lane的順序反了要如何處理,？因為在連接點細小,，線數(shù)比較多，比較難進行手工焊接的情況下,，重新焊接顯然不是的方案,，參考下圖5的4,，對應(yīng)物理Lane的順序及邏輯Lane的順序
圖5 儀表盤（DASHBOARD）窗口顯示的狀態(tài)參數(shù)
能看到目前是一一對應(yīng)的，但對于錯誤的連接順序,，能看到對應(yīng)物理及邏輯的Lane順序,，或者某些位或者所有的位有不對應(yīng)的地方,，這是我們就要用到圖1中的4 Lane順序?qū)φ{(diào)功能(SWIZZLING CONFIG),，如下圖5：
圖5 Lane順序?qū)φ{(diào)功能(SWIZZLING CONFIG)
設(shè)置正確的邏輯Lane順序，使之符合實際的Lane連接,。另外一個需要用到Lane 順序?qū)φ{(diào)功能的地方,，就是當我們在做飛線測試的時候，懷疑某個Lane的連接有問題或者壞了,，這是我們可以將Lane接到其他的認為是好的物理Lane的端口上面,，然后在圖5的Lane順序?qū)φ{(diào)功能(SWIZZLING CONFIG)對話框中去設(shè)定正確的對應(yīng)關(guān)系，從而確認Lane端口好壞,。
關(guān)于儀表盤部分有一點需要注意：儀表盤顯示的狀態(tài)不是每次馬上實時更新的,，有時候我們會發(fā)現(xiàn)當前的現(xiàn)實狀態(tài)與實際分析儀面板顯示不一致，等緩存的內(nèi)容上傳到主機的時候,，它的狀態(tài)就會被刷新,。
d 探頭的焊接技巧。
PCIE如此高的速度,，尤其是8G速度時,，離散參數(shù)對測試的結(jié)果影響越來越大。鑒于焊接點的挑戰(zhàn)性,，建議：
- 由經(jīng)驗豐富的焊接人員進行焊接
- 焊接加熱時間不能太長,，應(yīng)該控制在30s以內(nèi)。保持焊接點圓滑,，減少離散參數(shù)
- 必須進行固定,，防止探頭拉扯，損傷線路板上的走線
尋求力科
如經(jīng)過以上努力還是無法解決問題時,，這時可以尋求力科本地銷售或者的幫助,，或者寫給[email protected]，用英語寫了,，這樣可以讓更多的非中文母語人員能看到問題,，并給出他們自己的建議。
為了更加有效的溝通,，建議在提問前準備好一下信息以備查詢：
a. 一段含有問題的trace 文件,，包含SKIP Ordered Sets。
b. 主機操作系統(tǒng)的描述
c. 待測系統(tǒng)的描述,，PCIE的速度及寬度,，RC或者Switch,，及EP的類型
d. 分析儀的型號及序列號（可以從trace文件里面看到），飛線測試套件的型號及序列號
有了這些后,，人員基本了解系統(tǒng)的狀況,，可以提供更有效幫助。