USB3.0物理层测试中的一致性模式和环回模式介绍

　　测试原理：在执行一致性测试的时候，测试DUT会被设置成环回模式（loopback），码型发生器会发出带有抖动的一致性测试码型，通过参考通道，参考线缆送入接收端。DUT会将码型发生器送入的波形重新环回输出，如果码型输出与输入有差异，会返回错误计数。
　　如果DUT支持内部BERT，通过内部BERT可以直接计算错误，然后将其输出，如果DUT不支持内部BERT，就需要提供外部协议分析仪器进行误码探测，然后解码得出计数结果。两种方法各有优劣：内部BERT性价比高，测试较为方便，局限性在与只能支持CP0码型；外部BERT需要另外配置协议分析仪，但测试码型可以另外支持CJPAT，PRBS等其他码型。
　　DUT在环回模式下处理BERT的指令：BRST（测试复位），BDAT（开始测试数据），BERC（误码查询），其中BRST，BDAT在该模式下环回输出，BERC并没有同样环回输出，而是被BCNT（误码计数）取代输出，BCNT中包含有错误信息。
　　使用AWG任意波形发生器进行误帧测试的初始化过程是这样的：首先发出PING.LFPS（此为低频周期性码型用以链路训练，可以使用任意波形发生器如AWG7000B或者函数发生器AFG3000发出该波形来切换DUT测试码型：CP0-》CP1-》CP2-》….CP8-》CP0以进行不同项目的测试）; 接着发出TSEQ，用于接收端均衡器训练，CDR 锁定，训练链路极性反转；发出TS1序列将链路配置为回环和加扰模式；发出BRST测试复位命令，BDAT开始测试数据；接下来就可以发送加扰的带有Rj 和Dj 的D0.0 码型了，在Dj 中包含了USB3.0规范要求的参考通道的ISI 和Sj;最后发出BERC误码查询命令进行误码计数查询。
　　支持内部BERT的DUT测试方法：
　　如果DUT支持内部BERT，测试可以通过AWG7000B系列任意波形发生器从RX端输入带抖动的受损波形，通过内部BERT，DUT可以记录错误个数，将其从TX端的输出BCNT，可以使用带有PTD（协议触发解码）软件的DSA70000B系列的示波器直接解码BCNT，统计错误计数。该方法使用DUT内部BERT，可以进行外部误码探测，因而不需要使用误码分析仪，操作相对简单。性价比较高。
　　使用软件通道仿真的支持内部BERT的接收端测试连接图
　　外部BERT的DUT接收端测试方法：
　　
　　如果DUT不支持内部BERT环回，可以使用协议分析仪进行错误检测，上图显示使用Ellisys 公司提供的280T协议分析仪捕获TX的环回码型，进行协议解码，最终得到错误计数。使用协议分析仪可以满足USB3.0的TX和RX端分别采用异步的参考时钟的要求，可以动态的插入或者删除码流中的SKP码型，来补偿时钟的相差。
　　进行接收端抖动容限测试
　　当进行抖动容限测试的时候，除了发送端和接收端的参考时钟必须加入SSC以外，预加重电平设置为-3dB，电压设为0.75V，DUT设置为环回模式，测试需要注入确定性抖动Dj（确定性抖动的改变是通过改变每次注入Sj实现）和随机抖动（Rj不变）。测试点在TP1注入抖动的要求如下：
　　Frequency
　　SJ
　　RJ
　　500kHz
　　400ps
　　2.42ps
　　1MHz
　　200ps
　　2.42ps
　　2MHz
　　100ps
　　2.42ps
　　4.9MHz
　　40ps
　　2.42ps
　　50MHz
　　40ps
　　2.42ps
　　对于进行USB3.0 的开发用户，公司现在已经提供了用于早期市场开发的基于EXCEL表的USB3.0 RX抖动容限测试自动执行软件ATE（Automated Test for Excel），以满足用户进行诸如Receiver jitter tolerance test 以及更高要求的Receiver Margin test等方面的测试要求（其测试抖动频率可以到100MHz，488MHz，860MHz甚至更高）。
　　
　　使用早期市场RX自动测试解决方案ATE 配合PTD软件进行USB3.0误帧检测
　　
　　使用早期市场RX自动测试解决方案ATE 进行USB3.0抖动容限测试测试报告
　　需要注意的问题：
　　异步的问题：RX测试在检测错误的时候在USB3.0规范里面明确的表述HOST和Device的参考时钟是异步的，采用协议分析仪可以不需要同一个参考时钟，进行异步错误检测可以动态的插入或者删除SKP码型；如果使用BERT的Error Counter测试BER时，需要BERT和Generator同步，这显然有悖于USB3.0测试规范的初衷。其实在SATA测试中，使用BERT进行Error counting时就会出现低频错误，导致SATA-IO使用帧错误检测仪取而代之
　　TX返回路径：在进行RX的测试时，置于LOOPBACK模式的DUT，从TX返回的信号路径必须尽可能的短，如果使用硬件参考通道和参考线缆，容易引起因为返回路径过长带来传输错误导致协议分析仪或者PTD协议分析软件误判。
　　
　　完整的USB3.0 接收端方案
　　硬件设备部分：从设备数量上来看，泰克的方案仅需要一台示波器和一台任意波形发生器，安装使用十分方便，并且测试成本较低；Tek的AWG7000B系列任意波形发生器通过直接合成的方法设置波形，可重复性好，可以非常方便的复制当前的测试环境，从而消除以前传统接收端测试仪器繁多，连接操作复杂，可重复性差等一系列问题。
　　采用直接合成技术的任意波形发生器AWG7000B系列，能够直接创建带有预加重，抖动和噪声的加扰波形，代替了之前需要使用包括BERT、噪声发生器和抖动发生器等多台仪器才能完成同样功能的方案，大大提高了测试的精确度和效率。由于它能够生成更高测试要求的受损波形，即使今后测试规范更新和改进，也完全可以满足要求。
　　泰克的任意波形发生器AWG7000B系列通过SerialXpress软件可以非常方便的生成各种受损波形，加入PJ，RJ，ISI以及预加重；可以方便的进行参考线缆仿真;通过仿真用户自定义长度的线缆，用户可以确定自己的DUT能够正常工作的线缆的最大长度;产生用户自定义SSC profile（比如测试需要仿真SSC的Noise以及df/dt的变化）；进行Sj的注入而无需考虑硬件的限制完全通过软件产生；支持复杂的预加重功能要求；直接合成相应波形进行LFPS的测试。
　　软件部分：通过提供ATE自动测试软件，允许客户不仅可以进行接收端一致性测试，并且可以进行像RMT（Receiver Margin Testing）这样的要求更高的调试验证测试。