电子发烧友网 > 测量仪表 > 高速串行测试 > 正文

实现高速串行I/O效率的嵌入式测试

2012年05月18日 10:42 次阅读

  随着技术的进步,电子产业自身在不断地发明创新。嵌入式系统设计师相当清楚这一点,许多人开发的应用数量甚至可以横跨几代电子技术和微处理器技术。

  一路看过来,随着基本的硬体和软体的演进,当然也出现了许多不同的系统开发和除错方法。如今,绝大多数微处理器整合有晶片上除错资源,因而设计师可以利用低成本的硬体介面进行开发和测试。这类被称作为嵌入式测试的除错,大幅有助于嵌入式系统的成长,并将使具有高速串列I/O的设计系统具有更高的效率。

  如今,半导体硅晶片成本的降低使得电子产业可以利用通讯产业30多年发展所取得的一些先进技术,特别是串列介面。就当数位系统拼命地与大规模、高速数据传输的光系统的处理频宽保持同步时,前所未有的对速度和总处理吞吐率的需求激励了平行匯流排结构针对其自身的一些实际限制进行演进,为了获取更高的处理频宽,PC领域正鐘情于高速串列介面,向PCI-Express这类匯流排标準的迅速成长就是例证。

  由于PC领域採用了串列介面,这些技术正被广泛接受并确立地位。实现成本开始下降,这就意味着目前串列介面正迈上低成本的PC产品和主流数位产品──换言之,即嵌入式系统之路。我们将再一次看到该演进过程:即随着嵌入式系统和相关的处理器採用该项新技术,设计团队必须採用新的开发和除错方法来利用高速串列埠的优点。

  採用新测试方法

  如今,绝大多数的数位电路设计师还习惯于採用平行介面和速率为100~200MHz左右的系统时脉。的确,有很好的标準,又有熟知的经验和工具支援这类选择。但是,高速(数Gb)串列完全是另外一回事。如今,成功配置高速串列介面的设计团队通常聘用在高速讯号传输(讯号完整性)的实体层方面具有特殊经验的工程师。由于该方案将有助于将产品成功地投入市场,故需对开发团队进行较多的改变,以便于将这一先进的技术整合进针对主流数位电子产品市场的设计中去。开发团队需要更有经验的设计师,以及所需的设计工具和设计方法,来解决与以往大不相同的设计问题。

  第一步是要瞭解设计问题。如何设计与过去大不相同的数位高速串列介面?可能最大的差别在于讯号完整性。由于这些主要介面的讯号速率都高达Gb,将会出现许多通常只有类比(或者更像是RF/微波)领域才会出现的问题。设计师这就不像过去那样只需关注像设立时间、保持时间和上升时间这类的讯号定时参数,而是必须关注像视图张开、位元误差率和抖动的参数。

  另一个不同之处在于探测设计师希望观测的讯号的能力。该功能无论是对于目前的半导体的高整合度,还是细心地调理讯号通道上的讯号完整性都不可或缺的。随着速率上升到3Gbits/s,就需要对讯号进行一些先行传输调理,来补偿传输媒质的耗损;接收端的讯号处理也需要相应的滤波,来精确地恢復讯号。同样,由于有些讯号通常都工作在次微米数位硅晶片的低功率环境,电压的摆幅较小。这意味着传统的测试测量方法,即简单地利用实体探头来进行接触式探测将变得不太可能,因为探头自身将会对讯号带来很大程度的影响。

  测试和除错这些介面时必须考虑到这些因素所产生的实际影响。对数位完整性方面的需求意味着数位设计师必须在验证设计所用的标準工具库内添加新的测量类型(或测试设备)。目前,测量讯号完整性的复杂设备正普及,并且随着从以前的特定应用发展到主流应用的过程中还必须不断演进,这些设备包括视图测试、位元误差率(BER)测试以及抖动容差测试设备。随着这些讯号变得更加灵敏,半导体硅晶片的整合度变得更高,为了能够探测这些关键讯号,这些测试解决方案还必须不断演进。

  解决方案是嵌入式测试

  如同微处理器领域中的晶片上除错工具和技术的出现一样,解决方案应该是在硅晶片上实现更多的测试功能,至少对于探测问题是如此。由于晶片开发商非常仔细地设计了讯号通道,故对于应用设计师来说,整合能力并利用这种方法来进行关键测量和观察串列埠的行为将是最好的方法。这种称作为嵌入式测试的方法,不需要外触探头(探头自身将引起相关的问题),而且可以获取外部无法获取的讯号的相关资讯(例如被接收机恢復实际视图指标)。

  图1(详见本刊网站)提供了一个实际例子。这?堙A在速率为6.25Gbits/s的串列链路上进行的测量显示,即便实体探头的限制可以克服,在元件接脚上观察讯号也将导致错误的结果,由于採用了先行传输讯号调理。如果只是简单地看一下图示的资讯,人们可能会断定该链路无法工作,因为观察不到讯号视图的张开。但是,透过结合晶片上测量,如图中的右侧所示,工程师就能够确信确实有一个讯号被接收机恢復了。

  图1:高速串列链路测试的实际例子。

  图1:高速串列链路测试的实际例子。

  FGPA的用途

  随着串列技术在嵌入式系统中的出现,FPGA将扮演一个重要的作用。长期以来FPGA都是嵌入式设计师使用的实现技术,而随着FPGA性价比的演进,其作用正增加。FPGA正日益增多地成为一个整合平台,它具有类似晶片上系统(SoC)的功能,而这些功能则利用可编程的架构来实现。这为嵌入式系统设计师带来了颇多的灵活性,并使他们能在其设计中以低成本的方案实现高整合度。

  FPGA供应商也意识到了正转向串列埠的这一趋势,并正致力于为更多的开发商提供可用的高速串列技术。绝大多数的高阶FPGA产品中目前都有数Gb的串列I/O功能,该功能也正开始进入低成本的FPGA元件中。FPGA固有的可重新编程能力还为实现测试功能的测试工具提供一个真正的机会。开发和测试工具正涌现出来,这为设计师提供了掌握串列介面的行为和品质的新方法。这些新工具採用与高速串列技术指标(如BER测量)相关的测试类型,这就使得它们对以前由于知识面和採购相关仪器成本所限而没有考虑过的各类设计师来说都是有用的。

技术专区

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

【深圳云栖大会】阿里云弹性计算ESSD云盘产品全面解析

发表于 2018-04-04 10:19 50次阅读
【深圳云栖大会】阿里云弹性计算ESSD云盘产品全面解析

有奖问答(谈CMW500如何测试IB-IOT)

发表于 2018-03-27 15:52 59次阅读
有奖问答(谈CMW500如何测试IB-IOT)

使用频谱仪和近场探头测试解决无线智能终端产品的辐射杂散困扰

发表于 2018-03-27 14:35 75次阅读
使用频谱仪和近场探头测试解决无线智能终端产品的辐射杂散困扰

回收ESR26 EMI测试接收机

发表于 2018-03-26 19:13 44次阅读
回收ESR26 EMI测试接收机

回收ESR7 EMI测试接收机

发表于 2018-03-26 19:12 46次阅读
回收ESR7 EMI测试接收机

回收ESR3 EMI测试接收机

发表于 2018-03-26 17:48 66次阅读
回收ESR3 EMI测试接收机

STM32L152的低功耗测试

发表于 2018-03-26 15:06 257次阅读
STM32L152的低功耗测试

回收MT8870A通用无线测试套件

发表于 2018-03-24 18:01 64次阅读
回收MT8870A通用无线测试套件

回收ESU40 EMI测试接收机

发表于 2018-03-24 14:30 43次阅读
回收ESU40 EMI测试接收机

回收ESU26 EMI测试接收机

发表于 2018-03-24 14:27 45次阅读
回收ESU26 EMI测试接收机

Nexperia扩建广东新封装和测试工厂 全年总...

广东工厂拥有先进的无铅封装生产单元和装备了 1,500 台以上先进的半导体生产设备的 100 多条高...

发表于 2018-03-07 16:51 94次阅读
Nexperia扩建广东新封装和测试工厂 全年总...

Wavecrest双引擎技术实现信号完整性测试

目前,在计算、通信及数据采集等领域信号运行速度越来越高。在高速运行下,由于各种原因都会使有效信号波形...

发表于 2018-02-26 17:19 69次阅读
Wavecrest双引擎技术实现信号完整性测试

RF元件和系统的测试

测试航天和国防应用中的RF元件和系统时,Tyco Electronics的工程师需要使用多种技术。他...

发表于 2017-12-08 06:55 244次阅读
RF元件和系统的测试

SIGINT接收机信号的设计和测试

信号智能或SIGINT在现代战争中发挥着重要作用。SIGINT是一个通用的术语,它包括无线电频段系统...

发表于 2017-12-08 06:48 218次阅读
SIGINT接收机信号的设计和测试

无线通信设备通用测试设备与条件介绍

随着我国无线通信的迅速发展,对无线通信设备的技术要求越来越高,如何确定其性能指标成为设备生厂商与网络...

发表于 2017-12-08 06:47 109次阅读
 无线通信设备通用测试设备与条件介绍

基于FPGA的常见开放式测试应用

现在的大多数仪器通过将封闭式FPGA与固定固件相结合来实现仪器的各种功能。如果您看过一个拆解后的示波...

发表于 2017-11-18 05:58 132次阅读
基于FPGA的常见开放式测试应用

基于FPGA的软硬件协同测试设计影响因素分析与设...

在软硬件的开发阶段中,测试结果直接关系到这个软硬件能否顺利进行调试应用。其中,硬件的测试往往容易受外...

发表于 2017-11-18 05:46 133次阅读
基于FPGA的软硬件协同测试设计影响因素分析与设...

如何区分CP测试和FT测试

CP最大的目的就是确保在芯片封装前,尽可能地把坏的芯片筛选出来以节约封装费用。所以基于这个认识,在C...

发表于 2017-10-27 15:17 1938次阅读
如何区分CP测试和FT测试

在电子行业如何进行更好的数据采集?

在工业4.0发展的大背景下,衍生出了智能家居、电力电子、新能源汽车、机器人、智能农业等具有广阔市场前...

发表于 2017-10-19 14:58 2560次阅读
在电子行业如何进行更好的数据采集?

天线在EMC、RF测试中运用介绍

天线在EMC、RF测试,测量中运用相当普遍,常用天线如下:1、双锥天线:常用于RSE替代法测试。常用...

发表于 2017-09-25 09:58 5666次阅读
天线在EMC、RF测试中运用介绍

多功能存储器芯片的测试系统设计方案

随着电子技术的飞速发展, 存储器的种类日益繁多,每一种存储器都有其独有的操作时序,为了提高存储器芯片...

发表于 2017-08-15 14:00 675次阅读
多功能存储器芯片的测试系统设计方案

测试系统数字稳压电源设计方案

直流稳压电源是一种比较常见的电子设备,一直被广泛地应用在电子电路、实验教学、科学研究等诸多领域。

发表于 2017-08-04 09:58 281次阅读
测试系统数字稳压电源设计方案

示波器模板测试功能介绍及应用详解

在电子产品的可靠性验证测试中,模板测试非常实用,长时间监控波形的故障率,并根据故障波形定位原因是保证...

发表于 2017-08-01 18:16 600次阅读
示波器模板测试功能介绍及应用详解

罗德与施瓦茨公司低成本EMI预测试解决方案介绍

传导和EMI辐射测量是非常常见的EMC测试项目。作为行业标杆的德国罗德与施瓦茨公司(R&S)最新发布...

发表于 2017-03-03 16:35 465次阅读
罗德与施瓦茨公司低成本EMI预测试解决方案介绍

在线氨氮的测量方法

氨氮国内的主要方法主要有:水杨酸比色法,纳氏试剂比色法以及氨气敏电极法。简单的说就是两类:比色法和电...

发表于 2017-01-13 11:00 462次阅读
在线氨氮的测量方法

无锡计量中心自动电位滴定仪实现标准升级

近日,江苏无锡市计量检定测试中心化学与环境计量检测部自动电位滴定仪检定装置顺利通过省局的现场考核,从...

发表于 2017-01-11 14:51 219次阅读
无锡计量中心自动电位滴定仪实现标准升级

CAN转wifi改善测试环境

为了验证汽车、动车、地铁的功耗、加速度、刹车等性能,往往要往车里放一些沙袋等。在实验完成之后车里到处...

发表于 2016-12-21 11:25 671次阅读
CAN转wifi改善测试环境

30秒搞定IIC时序分析

在I2C总线产品的硬件测试中,验证时序是否满足标准时经常要对十几项参数进行逐一测量,工作繁琐耗时长。...

发表于 2016-12-16 09:22 2849次阅读
30秒搞定IIC时序分析

NI三大VP美国Austin唱响2016未来进行...

一年一度的NI Week 2016今年8月1日正式在美国德州Austin会议中心拉开帷幕,3000多...

发表于 2016-08-02 21:19 555次阅读
NI三大VP美国Austin唱响2016未来进行...

2016 NI 自动化测试系统技术研讨会

发表于 2016-07-18 11:39 0次阅读
2016 NI 自动化测试系统技术研讨会

工程师细谈:PWM开关电源测试经验总结

本文讨论的内容为PWM开关电源,而且仅仅是作为测试经验的总结,为大家简述容易引起系统失效的一些因素。...

发表于 2015-03-13 16:33 3960次阅读
工程师细谈:PWM开关电源测试经验总结

华为成功测试通过下一代10Gbps WiFi样机

日前,华为宣布,其“在深圳下一代WiFi实验室成功测试业界首款基于下一代新架构的10Gbps WiF...

发表于 2014-06-05 09:20 459次阅读
华为成功测试通过下一代10Gbps WiFi样机

4G时代 如何应对测试挑战

工欲善其事,必先利其器。无线通信的飞速发展,离不开测试仪器和测试技术的鼎力相助。去年底,4G牌照的发...

发表于 2014-04-02 10:56 840次阅读
4G时代 如何应对测试挑战

基于PCI-9846武器数据链测试技术的研究及实...

基于PCI-9846武器数据链测试系统以计算机和武器数据链模拟功能模块为核心,实现了对武器数据链的仿...

发表于 2013-12-26 14:18 1066次阅读
基于PCI-9846武器数据链测试技术的研究及实...

智能手机遭遇生产瓶颈,LitePoint趁势而起

Litepoint中国区运营管理总监李竟麟近日说:“一个伟大的公司需要具备三个特质:行业内做得最好;...

发表于 2013-07-05 14:51 699次阅读
智能手机遭遇生产瓶颈,LitePoint趁势而起

艾德克斯测试方案如“无形之手”助力LED

 LED新兴产业,发光二极管又有如此之多与其他发光元器件不同的特性,测试所使用的仪器和设备又需要有哪...

发表于 2013-05-22 11:29 390次阅读
艾德克斯测试方案如“无形之手”助力LED

艾德克斯即将参展2013中国(宁波)LED照明展...

经过多年发展,国内LED产业链初具规模,但限于技术滞后于产能扩充的现状,LED照明持续低迷。随着LE...

发表于 2013-05-14 11:41 371次阅读
艾德克斯即将参展2013中国(宁波)LED照明展...

艾德克斯为多元化电子领域量身打造测试方案

自从上世纪上半叶开始,中国电子展就开始影响着中国电子界的发展。4月10日至12日,第81届中国电子展...

发表于 2013-04-19 10:04 273次阅读
艾德克斯为多元化电子领域量身打造测试方案

NI成功举办2012年声音与振动高峰论坛

美国国家仪器公司(National Instruments,