解析DP1.4物理层测试

DP1.4PHYOverview

DP1.4为现行市面上最新、最高画质的显示传输技术，透过DP1.4的传输规格，可以输出到最高7680x4320@60Hz（8K）的分辨率。DisplayPort的高速讯号为一种单向的传输技术，Source（发送端–如计算机）会将高速讯号输出到Sink（接收端–如屏幕），以达到高画质的显示。本篇文章将深入浅出的带大家探讨DP1.4的物理层（PhysicalLayer）测试，而物理层的测试中，又可分为传送端（Transmitter-Tx）与接收端（Receiver–Rx）。

DP1.4TxEqualizer

在介绍PHY的测试前，读者可先了解在DisplayPort上会使用到的Equalizer（均衡器），因为DP1.4为相当高速的讯号，讯号在传输时免不了有相当程度的损耗，损耗来源可能为电路板上的线路，或是连接的cable，为了避免这些损耗导致讯号传送到Sink端时无法被识别，DisplayPort在Tx与Rx端均设计了不同的加强方式（EQ），在Tx端，DP1.4使用了不同等级的Swing/Pre-emphasisLevel来加强讯号，Swing为调整输出讯号振幅，Pre-emphasis则是对连续讯号的第一个bit做预加强，越高的Pre-emphasisLevel加强的比值越大（第一个Bit/后面连续Bit）

TransmitterEQ（表一）

DP1.4RxEqualizer

而在接收端方面，DP1.4则设计了DFE以及10种不同的CTLE来对高速讯号做运算还原，CTLE为一种针对不同频率的转移函数，此转移函数会将讯号的高频成份放大，低频成份衰减，来达到讯号高低频的均衡，进而使接收端收到的眼图更漂亮。

DP1.4CTLE（RxEQ）forHBR3（图一）

1.DP1.4Transmitter（Tx）PHY

在Tx讯号测试时，我们会透过ReferenceSink来与DUT（Source）连接，诱使DUT进入测试模式，进而改变输出的讯号的种类及参数，包括不同的测试Pattern，Swing/Pre-emphasisLevel，SSCOn/Off等等。

（表二）

1-1眼图测试

眼图测试为用来验证讯号质量最基本的方法，一般来说，透过观察讯号眼图的眼宽及眼高，是否触碰到EyeMask，可以了解Source产品所输出的讯号是否足以被Sink所辩识。以下列出DP1.4在不同速度的眼高、眼宽规范（表三），并以一HBR3的眼图为例子（图二）。

（表三）

（图二）

1-2Jitter测试

Jitter（抖动）为影响讯号质量的最主要原因，其成分又可划分为DeterministicJitter-DJ（确定性抖动）与RandomJitter-RJ（随机抖动），其中DJ又可区分为SJ、DDJ（ISI）、BUJ等等成分而在DP的测试中，需进行以下的Jitter分析

RandomJitter：随机抖动，常见的来源有热干扰，环境等不确定的干扰。

SineJitter（SJ）：周期性抖动，常见的有电路板上的震荡器，电源等干扰。

ISI：（Intersymbolinterference），通常讯号走过的路径越长，此干扰越大

TotalJitter（TJ）：以上所有Jitter成分加成。

以下列出DP1.4在TotalJitter的规范

（表四）

1-3Spread-spectrum（SSC）展频测试

为了避免高速讯号集中在某个频段而成为干扰源，DisplayPort采用了SSC的展频技术，将DataRate频率打散。在测试SSC时，会针对SSC的频率以及大小分别进行量测，以下为CTS中规范的标准。

（表五）

1-3VTX测试（Swing/Pre-emphasisLevelTest）

此测试旨在验证输出的讯号Swing与Pre-emphasis加重的比例是否足够

这里使用的是PLTPAT（Pre-emphasisleveltestpattern），测试时，示波器会将讯号由时域转换为频域，并计算出TransitionBit（转态位）与Non-TransitionBit（非转态位）的比值。

（表六）

2.DP1.4Receiver（Rx）PHY

对于接收端Rx的测试，我们一样会透过ReferenceSource来与DUT（Sink）沟通，诱使SinkDUT进入到测试模式。接着，我们会透过BERT（误码仪、讯号产生器）将一段充满噪声的讯号（包含，RandomJitter，SineJitter，ISI，Crosstalk等等成分）输入到Sink端，确保接收端的IC仍可准确的判读讯号的0与1准位。

那要如何确认接收端IC是否有准确判读输入的讯号呢？

肉眼辨认是一种方式，观察画面是否有亮线闪烁等。但这对高速讯号来说不够明确，且在DP的设计也没有USB接口的Loopbackmode模式。故在进行测试时，我们会透过DPCD的读取跟写入，来判断Sink端是否有讯号误判的情形发生。DPCD全名为DisplayPortConfigurationData.它储存在Sink的IC上，上面会宣告Sink的能力（DP版本，最大速度，支持几个信道等）同时，也可以在上面写入数值，以进行Source及sink间的linktraining沟通。

回归正题，在DPCD的某个特定地址，会记录SINK端此时收到的Error，意即我们会在测试时，透过写入DPCD告诉Sink此时要输入何种测试pattern，而当SINK比对输入讯号后发现，有不一致的位时便会在ErrorCount的Register填入Error的数量。

进行SinkPHY的测试会有三个步骤，不同的阶段，会需要由BERT端输出不同的Pattern（图三）。

1.FrequencyLock：此阶段会进行传输速度、几个Lane的比对。

2.SymbolLock：此阶段会进行EQ的调整，测试Pattern的Align。

3.Errorcount：最后阶段，进行TestPattern的比对，并记录错误量。

我们会依照CTS，在一定的时间内观察Sink的“ErrorCount”，以判断测试结果为PassorFail。（表七）

（图三）

（表七）

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